[go: up one dir, main page]

RU2666525C2 - Photoelectric conversion device, ranging apparatus and information processing system - Google Patents

Photoelectric conversion device, ranging apparatus and information processing system Download PDF

Info

Publication number
RU2666525C2
RU2666525C2 RU2016132293A RU2016132293A RU2666525C2 RU 2666525 C2 RU2666525 C2 RU 2666525C2 RU 2016132293 A RU2016132293 A RU 2016132293A RU 2016132293 A RU2016132293 A RU 2016132293A RU 2666525 C2 RU2666525 C2 RU 2666525C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photoelectric conversion
potential
semiconductor region
section
transfer
Prior art date
Application number
RU2016132293A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016132293A (en
Inventor
Хадзиме ИКЕДА
Тацухито ГОДЕН
Йоити ВАДА
Кейсуке ОТА
Тосинори ХАСЕГАВА
Original Assignee
Кэнон Кабусики Кайся
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2015157636A external-priority patent/JP6700687B2/en
Priority claimed from JP2015157640A external-priority patent/JP2017037937A/en
Priority claimed from JP2015157637A external-priority patent/JP2017036971A/en
Priority claimed from JP2015157638A external-priority patent/JP2017037935A/en
Priority claimed from JP2015157639A external-priority patent/JP2017037936A/en
Application filed by Кэнон Кабусики Кайся filed Critical Кэнон Кабусики Кайся
Publication of RU2016132293A publication Critical patent/RU2016132293A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666525C2 publication Critical patent/RU2666525C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/50Integrated devices comprising at least one photovoltaic cell and other types of semiconductor or solid-state components
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80Constructional details of image sensors
    • H10F39/802Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
    • H10F39/8023Disposition of the elements in pixels, e.g. smaller elements in the centre of the imager compared to larger elements at the periphery
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/8943D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483Details of pulse systems
    • G01S7/486Receivers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483Details of pulse systems
    • G01S7/486Receivers
    • G01S7/487Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
    • G01S7/4876Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection by removing unwanted signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912Receivers
    • G01S7/4913Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4914Circuits for detection, sampling, integration or read-out of detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80Constructional details of image sensors
    • H10F39/802Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80Constructional details of image sensors
    • H10F39/803Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80Constructional details of image sensors
    • H10F39/811Interconnections
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80Constructional details of image sensors
    • H10F39/813Electronic components shared by multiple pixels, e.g. one amplifier shared by two pixels
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F55/00Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto
    • H10F55/20Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers
    • H10F55/205Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers wherein the radiation-sensitive semiconductor devices have no potential barriers, e.g. photoresistors
    • H10F55/207Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers wherein the radiation-sensitive semiconductor devices have no potential barriers, e.g. photoresistors wherein the electric light source comprises semiconductor devices having potential barriers, e.g. light emitting diodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20Electrodes
    • H10F77/206Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

FIELD: basic elements of electrical equipment.
SUBSTANCE: photoelectric conversion device comprising a first photoelectric conversion portion, which is a photodiode and is configured to generate electrons; and a second photoelectric conversion portion, which is a second photodiode and is configured to generate holes. Photoelectric conversion device further comprises: a charge-to-voltage conversion portion including an n-type first semiconductor region configured to collect the generated electrons, and a p-type second semiconductor region configured to collect holes, the charge-to-voltage conversion portion being configured to convert a charge that is based on the electrons and the holes to a voltage; a signal generation portion configured to generate a signal corresponding to the voltage, the signal generation portion including an amplification transistor; a first potential supply portion configured to apply a first potential to the anode of the first photodiode; and a second potential supply portion configured to supply a second potential to the cathode of the second photodiode, the second potential being higher than the first potential.
EFFECT: invention provides a device capable of improving the accuracy of signals generated on the basis of electrons and holes.
24 cl, 8 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Область техникиTechnical field

[0001] Настоящее техническое решение относится к устройству фотоэлектрического преобразования.[0001] The present technical solution relates to a photoelectric conversion device.

Уровень техникиState of the art

[0002] Существует аппарат измерения дальности (датчик расстояния), использующее способ времени прохождения (TOF). В способе TOF цель измерения расстояния освещается светом, излучаемым источником света, и принимается свет, отраженный целью. На основе соотношения между скоростью света и периодом времени от освещения до приема света вычисляется расстояние до цели. При этом свет, который был испущен источником света для измерения дальности и отражен целью, называется сигнальным светом. Принятый свет включает в себя, в дополнение к сигнальному свету, свет (окружающий свет), полученный от источника света, отличающегося от источника света для измерения дальности, например, естественный свет или искусственный свет. Чтобы увеличить точность измерения дальности, полезно отделить окружающий свет и сигнальный свет друг от друга.[0002] There is a range measuring apparatus (distance sensor) using a travel time (TOF) method. In the TOF method, a distance measuring target is illuminated by light emitted by a light source, and light reflected by the target is received. Based on the relationship between the speed of light and the time period from lighting to receiving light, the distance to the target is calculated. In this case, the light that was emitted by the light source for measuring range and reflected by the target is called a signal light. The received light includes, in addition to the signal light, light (ambient light) obtained from a light source different from a light source for measuring range, for example, natural light or artificial light. To increase the accuracy of the range measurement, it is useful to separate the ambient light and the signal light from each other.

[0003] Выложенный патент Японии № 2005-303268 (заявка на патент США № 2007/0103748) раскрывает техническое решение удаления компонента, соответствующего окружающему свету, посредством аппарата, который выполняет измерение дальности при помощи детектора света. В соответствии со вторым вариантом осуществления этой публикации детектор света включает в себя первый светочувствительный блок, который имеет подходящую структуру для извлечения дырок, и второй светочувствительный блок, который имеет подходящую структуру для извлечения электронов. Дырки, сформированные в первом светочувствительном блоке, удерживаются посредством блока удержания дырок через шлюз, и электроны, сформированные во втором светочувствительном блоке, удерживаются посредством блока удержания электронов через шлюз. Дырки, удерживаемые блоком удержания дырок, и электроны, удерживаемые блоком удержания электронов, рекомбинируются посредством блока рекомбинации, и носители, оставшиеся после рекомбинации, извлекаются как объектные носители через блок вывода.[0003] Japanese Patent Laid-Open No. 2005-303268 (US Patent Application No. 2007/0103748) discloses a technical solution for removing a component corresponding to ambient light by an apparatus that performs a range measurement using a light detector. According to a second embodiment of this publication, the light detector includes a first photosensitive unit that has a suitable structure for extracting holes, and a second photosensitive unit that has a suitable structure for extracting electrons. Holes formed in the first photosensitive unit are held by the hole holding unit through the gateway, and electrons formed in the second photosensitive unit are held by the electron holding unit through the gateway. The holes held by the hole holding unit and the electrons held by the electron holding unit are recombined by the recombination unit, and the carriers remaining after the recombination are extracted as object carriers through the output unit.

[0004] Выложенный патент Японии № 2008-89346 (заявка на патент США № 2008/0079833) раскрывает техническое решение удаления шума, полученного из фонового освещения (окружающего света), посредством выборочного управления проводимостью множества секций хранения заряда и множества конденсаторов, чтобы извлечь компонент разности заряда, сохраненного во множестве секций хранения заряда.[0004] Japanese Patent Laid-Open No. 2008-89346 (US Patent Application No. 2008/0079833) discloses a technical solution for removing noise from background lighting (ambient light) by selectively controlling the conductivity of a plurality of charge storage sections and a plurality of capacitors to extract a component the difference in charge stored in the plurality of charge storage sections.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0005] Устройство фотоэлектрического преобразования в соответствии с настоящим раскрытием включает в себя первый участок фотоэлектрического преобразования, выполненный с возможностью формировать электроны; второй участок фотоэлектрического преобразования, выполненный с возможностью формировать дырки; участок преобразования заряда в напряжение, включающий в себя первую полупроводниковую область n-типа, выполненную с возможностью собирать электроны, и вторую полупроводниковую область p-типа, выполненную с возможностью собирать дырки, участок преобразования заряда в напряжение выполнен с возможностью преобразовывать заряд, который основан на электронах и дырках, в напряжение; и участок формирования сигнала, выполненный с возможностью формировать сигнал, соответствующий напряжению, участок формирования сигнала включает в себя транзистор усиления.[0005] The photoelectric conversion device in accordance with the present disclosure includes a first photoelectric conversion section configured to form electrons; a second photovoltaic conversion section configured to form holes; a charge to voltage conversion section including a first n-type semiconductor region configured to collect electrons and a p-type second semiconductor region configured to collect holes; a charge to voltage conversion section is configured to convert a charge, which is based on electrons and holes, in voltage; and a signal conditioning portion configured to generate a signal corresponding to a voltage, the signal conditioning portion includes a gain transistor.

[0006] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидны из следующего описания иллюстративных вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи.[0006] Further features of the present invention will become apparent from the following description of illustrative embodiments with reference to the attached drawings.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0007] Фиг. 1А и 1B - схемы для описания устройства фотоэлектрического преобразования, аппарата измерения дальности и системы обработки информации.[0007] FIG. 1A and 1B are diagrams for describing a photoelectric conversion device, a ranging apparatus, and an information processing system.

[0008] Фиг. 2 - схема для описания работы устройства фотоэлектрического преобразования.[0008] FIG. 2 is a diagram for describing the operation of a photoelectric conversion device.

[0009] Фиг. 3 - схема для описания схемы устройства фотоэлектрического преобразования.[0009] FIG. 3 is a diagram for describing a circuit of a photoelectric conversion device.

[0010] Фиг. 4А-4C - схемы для описания работы устройства фотоэлектрического преобразования.[0010] FIG. 4A-4C are diagrams for describing the operation of a photoelectric conversion device.

[0011] Фиг. 5А-5D - схемы для описания структуры устройства фотоэлектрического преобразования.[0011] FIG. 5A-5D are diagrams for describing the structure of a photoelectric conversion device.

[0012] Фиг. 6А-6D - схемы для описания структур устройства фотоэлектрического преобразования.[0012] FIG. 6A-6D are diagrams for describing structures of a photoelectric conversion device.

[0013] Фиг. 7 - схема для описания схемы устройства фотоэлектрического преобразования.[0013] FIG. 7 is a diagram for describing a circuit of a photoelectric conversion device.

[0014] Фиг. 8 - схема для описания работы устройства фотоэлектрического преобразования.[0014] FIG. 8 is a diagram for describing the operation of a photoelectric conversion device.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0015] Вариант осуществления обеспечивает устройство фотоэлектрического преобразования, способное улучшать точность сигналов.[0015] An embodiment provides a photoelectric conversion device capable of improving signal accuracy.

[0016] В техническом решении в соответствии с выложенным патентом Японии № 2005-303268 (заявка на патент США № 2007/0103748) не уделено достаточное внимание движениям электронов и дырок в случае использования блока фотоэлектрического преобразования (светочувствительного блока) для дырок и блока фотоэлектрического преобразования (светочувствительного блока) для электронов. Таким образом, существует возможность, что электроны и дырки не будут эффективно собраны, и что точность сигналов, сформированных на основе электронов и дырок, уменьшится. В соответствии с этим вариант осуществления обеспечивает устройство фотоэлектрического преобразования, способное улучшать точность сигналов, сформированных на основе электронов и дырок.[0016] In the technical solution in accordance with Japanese Patent Laid-Open No. 2005-303268 (US Patent Application No. 2007/0103748), insufficient attention was paid to the motions of electrons and holes when using a photoelectric conversion unit (photosensitive unit) for holes and a photoelectric conversion unit (photosensitive block) for electrons. Thus, it is possible that electrons and holes will not be efficiently assembled, and that the accuracy of signals generated from electrons and holes will decrease. Accordingly, an embodiment provides a photoelectric conversion device capable of improving the accuracy of signals generated from electrons and holes.

[0017] Устройство фотоэлектрического преобразования в соответствии с первым аспектом варианта осуществления включает в себя первый фотодиод, который формирует электроны, второй фотодиод, который формирует дырки, первую полупроводниковую область n-типа, которая собирает электроны, сформированные первым фотодиодом, вторую полупроводниковую область p-типа, которая собирает дырки, сформированные вторым фотодиодом, участок формирования сигнала, с которым первая полупроводниковая область и вторая полупроводниковая область соединены вместе, первый участок подачи потенциала, который подает первый потенциал на анод первого фотодиода, и второй участок подачи потенциала, который подает второй потенциал на катод второго фотодиода. Второй потенциал выше, чем первый потенциал.[0017] The photoelectric conversion device in accordance with the first aspect of the embodiment includes a first photodiode that forms electrons, a second photodiode that forms holes, a first n-type semiconductor region that collects electrons formed by the first photodiode, and a second p- semiconductor region a type that collects holes formed by the second photodiode, a signal generating portion with which the first semiconductor region and the second semiconductor region are connected together, a first potential supply section that feeds the first potential to the anode of the first photodiode, and a second potential supply section that supplies the second potential to the cathode of the second photodiode. The second potential is higher than the first potential.

[0018] В соответствии с первым аспектом обеспечено устройство фотоэлектрического преобразования, способное улучшать точность сигналов, сформированных на основе электронов и дырок.[0018] In accordance with a first aspect, there is provided a photoelectric conversion device capable of improving the accuracy of signals generated from electrons and holes.

[0019] В техническом решении в соответствии с выложенным патентом Японии № 2008-89346 (заявка на патент США № 2008/0079833) помехи переключения (шум kCT), сформированные во время выборочного переключения проводимости множества секций накопления заряда и множества конденсаторов, ухудшают отношение сигнал-шум, как описано в абзацах 0109 и 0110. Таким образом, в этом техническом решении трудно точно извлечь разностный компонент заряда, сохраненного во множестве секций накопления заряда. В соответствии с этим вариант осуществления обеспечивает устройство фотоэлектрического преобразования, которое точно формирует сигнал, соответствующий разности заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования.[0019] In the technical solution in accordance with Japanese Patent Laid-Open No. 2008-89346 (US Patent Application No. 2008/0079833), switching interference (kCT noise) generated during selective switching of the conductivity of a plurality of charge storage sections and a plurality of capacitors degrades the signal ratio -noise, as described in paragraphs 0109 and 0110. Thus, in this technical solution, it is difficult to accurately extract the difference component of the charge stored in the plurality of charge storage sections. Accordingly, an embodiment provides a photoelectric conversion device that accurately generates a signal corresponding to a charge difference between a plurality of photoelectric conversion sections.

[0020] Устройство фотоэлектрического преобразования в соответствии со вторым аспектом варианта осуществления включает в себя первый участок фотоэлектрического преобразования, который формирует электроны, второй участок фотоэлектрического преобразования, который формирует дырки, первую полупроводниковую область n-типа, которая собирает электроны, сформированные первым участком фотоэлектрического преобразования, вторую полупроводниковую область p-типа, которая собирает дырки, сформированные вторым участком фотоэлектрического преобразования, и участок формирования сигнала, с которым первая полупроводниковая область и вторая полупроводниковая область соединены вместе. Разность между первым потенциалом, подаваемым на первую полупроводниковую область, и вторым потенциалом, подаваемым на вторую полупроводниковую область, в период сброса составляет менее 0,10 В.[0020] The photoelectric conversion device in accordance with the second aspect of the embodiment includes a first photoelectric conversion section that forms electrons, a second photoelectric conversion section that forms holes, a first n-type semiconductor region that collects electrons formed by the first photoelectric conversion section , a second p-type semiconductor region that collects holes formed by the second portion of the photoelectric conversion azane, and a signal generating portion with which the first semiconductor region and the second semiconductor region are connected together. The difference between the first potential supplied to the first semiconductor region and the second potential supplied to the second semiconductor region during the reset period is less than 0.10 V.

[0021] В соответствии со вторым аспектом обеспечено устройство фотоэлектрического преобразования, которое точно формирует сигнал, соответствующий разности заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования.[0021] In accordance with a second aspect, a photoelectric conversion device is provided that accurately generates a signal corresponding to a charge difference between a plurality of photoelectric conversion sections.

[0022] В техническом решении в соответствии с выложенным патентом Японии № 2005-303268 (заявка на патент США № 2007/0103748) не уделено достаточное внимание конфигурации блока рекомбинации в случае, когда блок удержания дырок и блок удержания электронов обеспечены отдельно. В соответствии с этим вариант осуществления обеспечивает устройство фотоэлектрического преобразования, способное при простой конфигурации получать сигнал, соответствующий разности величины сигнального заряда, сформированного множеством участков фотоэлектрического преобразования.[0022] In the technical solution in accordance with Japanese Patent Laid-Open No. 2005-303268 (US Patent Application No. 2007/0103748), insufficient attention has been paid to the configuration of the recombination unit when the hole holding unit and the electron holding unit are provided separately. Accordingly, an embodiment provides a photoelectric conversion device capable of receiving, in a simple configuration, a signal corresponding to a difference in a signal charge generated by a plurality of photoelectric conversion sections.

[0023] Устройство фотоэлектрического преобразования в соответствии с третьим аспектом варианта осуществления включает в себя первый участок фотоэлектрического преобразования, который формирует электроны, второй участок фотоэлектрического преобразования, который формирует дырки, первую полупроводниковую область n-типа, которая собирает электроны, сформированные первым участком фотоэлектрического преобразования, вторую полупроводниковую область p-типа, которая собирает дырки, сформированные вторым участком фотоэлектрического преобразования, и участок формирования сигнала, с которым первая полупроводниковая область и вторая полупроводниковая область соединены вместе. Первая полупроводниковая область и вторая полупроводниковая область соединены друг с другом через проводник.[0023] The photoelectric conversion device according to the third aspect of the embodiment includes a first photoelectric conversion section that forms electrons, a second photoelectric conversion section that forms holes, a first n-type semiconductor region that collects electrons formed by the first photoelectric conversion section , a second p-type semiconductor region that collects holes formed by the second portion of the photoelectric conversion azane, and a signal generating portion with which the first semiconductor region and the second semiconductor region are connected together. The first semiconductor region and the second semiconductor region are connected to each other via a conductor.

[0024] В соответствии с третьим аспектом обеспечено устройство фотоэлектрического преобразования, способное при простой конфигурации получать сигнал, соответствующий разности величины сигнального заряда, сформированного множеством участков фотоэлектрического преобразования.[0024] In accordance with a third aspect, there is provided a photoelectric conversion device capable of receiving in a simple configuration a signal corresponding to a difference in a signal charge generated by a plurality of photoelectric conversion sections.

[0025] В техническом решении в соответствии с выложенным патентом Японии № 2005-303268 (заявка на патент США № 2007/0103748) блок управления хронированием управляет приложенным напряжением, и тем самым индивидуальные шлюзы могут быть открыты попеременно. Однако трудно точно управлять приложенным напряжением на высокой скорости. В частности, если задержка включения/выключения между двумя шлюзами является большой, точность сигналов, сформированных на основе электронов и дырок, может уменьшиться. В соответствии с этим вариант осуществления обеспечивает устройство фотоэлектрического преобразования, способное улучшать точность сигналов, сформированных на основе электронов и дырок.[0025] In the technical solution in accordance with Japanese Patent Laid-Open No. 2005-303268 (US Patent Application No. 2007/0103748), the timing control unit controls the applied voltage, and thereby the individual gateways can be opened alternately. However, it is difficult to accurately control the applied voltage at high speed. In particular, if the on / off delay between the two gateways is large, the accuracy of the signals generated on the basis of electrons and holes may decrease. Accordingly, an embodiment provides a photoelectric conversion device capable of improving the accuracy of signals generated from electrons and holes.

[0026] Устройство фотоэлектрического преобразования в соответствии с четвертым аспектом варианта осуществления включает в себя первый участок фотоэлектрического преобразования, который формирует электроны, второй участок фотоэлектрического преобразования, который формирует дырки, первый участок переноса, который переносит электроны, сформированные первым участком фотоэлектрического преобразования, в первую полупроводниковую область n-типа, и второй участок переноса, который переносит дырки, сформированные вторым участком фотоэлектрического преобразования, во вторую полупроводниковую область p-типа. Первый участок переноса и второй участок переноса соединены с одним и тем же узлом, первый участок переноса переводится во включенное состояние и второй участок переноса переводится в выключенное состояние в ответ на подачу первого потенциала на узел, и первый участок переноса переводится в выключенное состояние и второй участок переноса переводится во включенное состояние в ответ на подачу второго потенциала на узел.[0026] The photoelectric conversion device according to the fourth aspect of the embodiment includes a first photoelectric conversion section that forms electrons, a second photoelectric conversion section that forms holes, a first transfer section that transfers electrons formed by the first photoelectric conversion section to the first an n-type semiconductor region, and a second transfer portion that transfers holes formed by the second portion of the photoelectric conversion to the second p-type semiconductor region. The first transfer section and the second transfer section are connected to the same node, the first transfer section is turned on and the second transfer section is turned off in response to applying the first potential to the node, and the first transfer section is turned off and the second section the transfer is turned on in response to the supply of the second potential to the node.

[0027] В соответствии с четвертым аспектом обеспечено устройство фотоэлектрического преобразования, способное улучшать точность сигналов, сформированных на основе электронов и дырок.[0027] In accordance with a fourth aspect, there is provided a photoelectric conversion device capable of improving the accuracy of signals generated from electrons and holes.

[0028] В техническом решении в соответствии с выложенным патентом Японии № 2005-303268 (заявка на патент США № 2007/0103748) не уделено достаточное внимание тому, как размещены блок фотоэлектрического преобразования (светочувствительный блок) для дырок и блок фотоэлектрического преобразования (светочувствительный блок) для электронов. В соответствии с этим вариант осуществления обеспечивает устройство фотоэлектрического преобразования, которое при простой конфигурации формирует сигналы на основе электронов и дырок.[0028] In the technical solution in accordance with Japanese Patent Laid-Open No. 2005-303268 (US Patent Application No. 2007/0103748), insufficient attention was paid to how the photoelectric conversion unit (photosensitive unit) for holes and the photoelectric conversion unit (photosensitive unit) are placed ) for electrons. Accordingly, an embodiment provides a photoelectric conversion device that, with a simple configuration, generates signals based on electrons and holes.

[0029] Устройство фотоэлектрического преобразования в соответствии с пятым аспектом варианта осуществления включает в себя первый фотодиод, который формирует электроны, второй фотодиод, который формирует дырки, первую полупроводниковую область n-типа, которая собирает электроны, сформированные первым фотодиодом, вторую полупроводниковую область p-типа, которая собирает дырки, сформированные вторым фотодиодом, и участок формирования сигнала, с которым первая полупроводниковая область и вторая полупроводниковая область соединены вместе. Третья полупроводниковая область p-типа, которая составляет анод первого фотодиода, и четвертая полупроводниковая область n-типа, которая составляет катод второго фотодиода, электрически изолированы друг от друга p-n-переходом.[0029] The photoelectric conversion device according to the fifth aspect of the embodiment includes a first photodiode that forms electrons, a second photodiode that forms holes, a first n-type semiconductor region that collects electrons formed by the first photodiode, a second p- semiconductor region a type that collects holes formed by the second photodiode, and a signal generation portion with which the first semiconductor region and the second semiconductor region are connected together. The third p-type semiconductor region that makes up the anode of the first photodiode and the fourth n-type semiconductor region that makes up the cathode of the second photodiode are electrically isolated from each other by a p-n junction.

[0030] В соответствии с пятым аспектом обеспечено устройство фотоэлектрического преобразования, которое при простой конфигурации формирует сигнал на основе электронов и дырок.[0030] In accordance with a fifth aspect, a photoelectric conversion device is provided which, with a simple configuration, generates a signal based on electrons and holes.

[0031] В дальнейшем вариант осуществления будет подробно описан со ссылкой на приложенные чертежи. В последующем описании и на приложенных чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами на всех из множества фигур. Таким образом, одинаковые элементы будут описаны со ссылкой на множество фигур, и описание элементов, обозначенных одинаковыми номерами для ссылок, соответствующим образом опущено.[0031] Hereinafter, an embodiment will be described in detail with reference to the attached drawings. In the following description and in the attached drawings, like elements are denoted by like numbers throughout all of the plurality of figures. Thus, the same elements will be described with reference to a plurality of figures, and a description of the elements indicated by the same reference numbers is omitted accordingly.

[0032] Со ссылкой на фиг. 1А будет дано описание устройства 11 фотоэлектрического преобразования и системы SYS обработки информации, включающей в себя устройство 11 фотоэлектрического преобразования. Система SYS обработки информации включает в себя аппарат 1 измерения дальности и может дополнительно включать в себя по меньшей мере любой компонент из аппарата 2 обработки информации, управляющего аппарата 3, приводного аппарата 4, аппарата 5 захвата изображения, аппарата 6 отображения и аппарата 7 связи. В системе SYS обработки информации устройство 11 фотоэлектрического преобразования включено в аппарат 1 измерения дальности. Аппарат 5 захвата изображения может включать в себя устройство фотоэлектрического преобразования, отличающееся от устройства 11 фотоэлектрического преобразования аппарата 1 измерения дальности. В качестве альтернативы устройство 11 фотоэлектрического преобразования может функционировать как устройство фотоэлектрического преобразования аппарата 1 измерения дальности и устройство фотоэлектрического преобразования аппарата 5 захвата изображения. Примеры применения системы SYS обработки информации будут описаны ниже.[0032] With reference to FIG. 1A, a description will be given of a photoelectric conversion device 11 and an information processing system SYS including a photoelectric conversion device 11. The information processing system SYS includes a range measuring apparatus 1 and may further include at least any component from the information processing apparatus 2, the control apparatus 3, the drive apparatus 4, the image capturing apparatus 5, the display apparatus 6, and the communication apparatus 7. In the information processing system SYS, the photoelectric conversion device 11 is included in the range measuring apparatus 1. The image capturing apparatus 5 may include a photoelectric conversion device different from the photoelectric conversion device 11 of the ranging device 1. Alternatively, the photoelectric conversion device 11 may function as a photoelectric conversion device of the range measuring apparatus 1 and a photoelectric conversion device of the image capturing apparatus 5. Examples of application of the SYS information processing system will be described below.

[0033] Аппарат 1 измерения дальности включает в себя светопринимающий блок 10. Аппарат 1 измерения дальности может включать в себя светоизлучающий блок 20. Светопринимающий блок 10 включает в себя устройство 11 фотоэлектрического преобразования и оптическую систему 12, которая управляет падающим светом на устройстве 11 фотоэлектрического преобразования. Светоизлучающий блок 20 включает в себя светоизлучающее устройство 21, служащее в качестве источника света, и оптическую систему 22, которая управляет исходящим светом от светоизлучающего устройства 21. В качестве светоизлучающего устройства 21 может использоваться светодиод, поскольку он способен периодически вспыхивать с высокой скоростью. Длина волны света, излучаемого светоизлучающим устройством 21, может представлять собой инфракрасное излучение в целях уменьшения смешения цветов с окружающим светом, включающим в себя в основном видимый свет. Инфракрасное излучение с трудом может быть визуально идентифицировано человеком, и, таким образом, его удобно использовать. Однако вариант осуществления не ограничен инфракрасным светом. Каждая из оптических систем 12 и 22 включает в себя линзу, диафрагму, механический затвор, рассеивающуюся пластину, оптический низкочастотный фильтр, фильтр выбора длины волны и т.д. Например, оптическая система 12 может включать в себя фильтр, имеющий более высокий коэффициент пропускания для инфракрасного света, чем для видимого света. Аппарат 1 измерения дальности, проиллюстрированный на фиг. 1А, включает в себя оптические системы 12 и 22, но по меньшей мере любая из этих оптических систем может быть опущена. В случае использования лазерного излучения в качестве источника света оптическая система 22 может включать в себя сканирующую оптическую систему для сканирования света, излучаемого светоизлучающим блоком 20 в направлении предварительно заданной области. Аппарат 1 измерения дальности может включать в себя блок 30 управления, который соединен по меньшей мере с одним компонентом из светопринимающего блока 10 и светоизлучающего блока 20. Блок 30 управления приводит в действие и/или управляет по меньшей мере одним компонентом из светопринимающего блока 10 и светоизлучающего блока 20. Блок 30 управления в соответствии с вариантом осуществления, который соединен и со светопринимающим блоком 10, и со светоизлучающим блоком 20, способен приводить в действие и/или управлять и светопринимающим блоком 10, и светоизлучающим блоком 20, и более конкретно способен приводить в действие и/или управлять ими обоими синхронно. Блок 30 управления также способен работать в ответ на сигнал, принятый от аппарата 2 обработки информации. Аппарат 1 измерения дальности может включать в себя блок 40 обработки, который соединен со светопринимающим блоком 10. Блок 40 обработки обрабатывает сигналы, выданные из светопринимающего блока 10. Сигналы, обработанные блоком 40 обработки, могут быть переданы устройству 2 обработки информации. По меньшей мере один из блока 30 управления и блока 40 обработки способен работать в ответ на сигнал, принятый от аппарата 2 обработки информации.[0033] The distance measuring apparatus 1 includes a light receiving unit 10. The ranging device 1 may include a light emitting unit 20. The light receiving unit 10 includes a photoelectric conversion device 11 and an optical system 12 that controls incident light on the photoelectric conversion device 11 . The light emitting unit 20 includes a light emitting device 21 serving as a light source, and an optical system 22 that controls the outgoing light from the light emitting device 21. An LED can be used as the light emitting device 21 because it is capable of periodically flashing at high speed. The wavelength of the light emitted by the light emitting device 21 may be infrared radiation in order to reduce the mixing of colors with ambient light, which includes mainly visible light. Infrared radiation can hardly be visually identified by a person, and thus is convenient to use. However, the embodiment is not limited to infrared light. Each of the optical systems 12 and 22 includes a lens, aperture, a mechanical shutter, a scattering plate, an optical low-pass filter, a wavelength selection filter, etc. For example, the optical system 12 may include a filter having a higher transmittance for infrared light than for visible light. The range measuring apparatus 1 illustrated in FIG. 1A includes optical systems 12 and 22, but at least any of these optical systems may be omitted. In the case of using laser radiation as a light source, the optical system 22 may include a scanning optical system for scanning the light emitted by the light emitting unit 20 in the direction of a predetermined area. The range measuring apparatus 1 may include a control unit 30 that is connected to at least one component from the light receiving unit 10 and the light emitting unit 20. The control unit 30 drives and / or controls at least one component from the light receiving unit 10 and the light emitting unit unit 20. A control unit 30 in accordance with an embodiment that is connected to both the light receiving unit 10 and the light emitting unit 20, is capable of driving and / or controlling both the light receiving unit 10 and etoizluchayuschim unit 20, and more particularly, is able to drive and / or control both of them simultaneously. The control unit 30 is also capable of operating in response to a signal received from the information processing apparatus 2. The range measuring apparatus 1 may include a processing unit 40 that is connected to the light receiving unit 10. The processing unit 40 processes the signals output from the light receiving unit 10. The signals processed by the processing unit 40 can be transmitted to the information processing device 2. At least one of the control unit 30 and the processing unit 40 is capable of operating in response to a signal received from the information processing apparatus 2.

[0034] Свет 81, испускаемый светоизлучающим блоком 20 наводится на цель 9, отражается от цели 9 и принимается как сигнальный свет 82 светопринимающим блоком 10. Разность на основе расстояния от аппарата 1 измерения дальности до цели 9 и скорости света (3 × 108 м/с) формируется между временем излучения света в светоизлучающем блоке 20 и временем приема света в светопринимающем блоке 10. С помощью физической величины, соответствующей обнаруженной разности во времени, может быть получено расстояние от аппарата 1 измерения дальности до цели 9, или информация на основе расстояния от аппарата 1 измерения дальности до цели 9, как, например, данные изображения. Аппарат 1 измерения дальности представляет собой аппарат измерения дальности, использующий способ времени прохождения (TOF). Степень описанной выше разности во времени может быть обнаружена посредством измерения разности фаз света, который периодически изменяется, или количества световых импульсов. Большой интервал между светоизлучающим блоком 20 и светопринимающим блоком 10 может сделать алгоритм измерения дальности сложным, и, таким образом, интервал между светоизлучающим блоком 20 и светопринимающим блоком 10 может быть установлен более коротким, чем интервал, соответствующий желаемой точности измерения дальности. Например, интервал между светоизлучающим блоком 20 и светопринимающим блоком 10 установлен равным 1 м или меньше.[0034] The light 81 emitted by the light emitting unit 20 is directed to the target 9, reflected from the target 9 and received as a signal light 82 by the light receiving unit 10. The difference based on the distance from the distance measuring apparatus 1 to the target 9 and the speed of light (3 × 10 8 m / s) is formed between the time of light emission in the light-emitting unit 20 and the time of light reception in the light-receiving unit 10. Using the physical quantity corresponding to the detected time difference, the distance from the distance measuring apparatus 1 to the target 9 can be obtained, or information based on the distance from the ranging apparatus 1 to the target 9, for example, image data. The range measuring apparatus 1 is a range measuring apparatus using a travel time (TOF) method. The degree of the time difference described above can be detected by measuring the phase difference of the light, which periodically changes, or the number of light pulses. The large interval between the light emitting unit 20 and the light receiving unit 10 can make the ranging algorithm complicated, and thus the interval between the light emitting unit 20 and the light receiving unit 10 can be set shorter than the interval corresponding to the desired accuracy of the ranging. For example, the interval between the light emitting unit 20 and the light receiving unit 10 is set to 1 m or less.

[0035] В светопринимающий блок 10 входит не только сигнальный свет 82, но также и окружающий свет 83, полученный от источника света, отличающийся от света, излучаемого светоизлучающим устройством 21 как источником света. Источник окружающего света 83 является естественным светом или искусственным светом. Окружающий свет 83 является шумовым компонентом, когда выполняется измерение дальности. Таким образом, если отношение окружающего света 83 к принятому свету является высоким, уменьшается динамический диапазон сигнала на основе сигнального света 82 или уменьшается отношение "сигнал-шум", и трудно точно получить информацию о расстоянии из сигнального света 82. Устройство 11 фотоэлектрического преобразования в соответствии с вариантом осуществления способно удалять по меньшей мере часть компонента, полученного в результате окружающего света 83, из сигнала, сформированного на основе света, принятого устройством 11 фотоэлектрического преобразования. В соответствии с этим точность измерения дальности может быть улучшена. Хотя ниже будут описаны подробности, в варианте осуществления по меньшей мере часть компонента, полученного в результате окружающего света 83, удаляется посредством использования сигнала, соответствующего разности величины сигнального заряда, сформированного множеством участков фотоэлектрического преобразования. Кроме того, при использовании электронов и дырок в качестве сигнального заряда разность величины заряда может быть точно обнаружена посредством использования простой структуры. В соответствии с этим точность измерения дальности может быть улучшена.[0035] The light receiving unit 10 includes not only the signal light 82, but also the ambient light 83 received from the light source, different from the light emitted by the light emitting device 21 as a light source. Ambient light source 83 is natural light or artificial light. Ambient light 83 is a noise component when ranging is performed. Thus, if the ratio of the ambient light 83 to the received light is high, the dynamic range of the signal based on the signal light 82 decreases or the signal-to-noise ratio decreases, and it is difficult to accurately obtain distance information from the signal light 82. The photoelectric conversion device 11 according to with an embodiment, it is capable of removing at least a portion of the component resulting from the ambient light 83 from a signal generated based on the light received by the photoelectric device 11 wow conversion. Accordingly, the accuracy of the range measurement can be improved. Although details will be described below, in an embodiment, at least a portion of the component resulting from ambient light 83 is removed by using a signal corresponding to a difference in signal charge generated by a plurality of photoelectric conversion sections. In addition, when using electrons and holes as a signal charge, the difference in charge value can be accurately detected by using a simple structure. Accordingly, the accuracy of the range measurement can be improved.

[0036] Обзор устройства 11 фотоэлектрического преобразования в соответствии с вариантом осуществления будет описан со ссылкой на фиг. 1B. Устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя массив 110 ячеек на полупроводниковой подложке 100. Массив 110 ячеек включает в себя множество ячеек 111 фотоэлектрического преобразования, которые размещены в матрице, сформированной из множества строк и множества столбцов. Устройство 11 фотоэлектрического преобразования также может включать в себя на полупроводниковой подложке 100 соединительные линии 120 строк, соединительные линии 130 столбцов, приводную часть 140, управляющую часть 150, часть 160 обработки сигналов, часть 170 сканирования и часть 180 вывода. Множество ячеек 111 фотоэлектрического преобразования в массиве 110 ячеек соединены с приводной частью 140 через соединительные линии 120 строк, расположенные на полупроводниковой подложке 100 по строкам. Приводная часть 140 выборочно вводит управляющие сигналы, такие как сигналы переноса или сигналы сброса, в множество ячеек 111 фотоэлектрического преобразования последовательно или одновременно. Множество ячеек 111 фотоэлектрического преобразования в массиве 110 ячеек соединены с частью 160 обработки сигналов через соединительные линии 130 столбцов, расположенные на полупроводниковой подложке 100 по столбцам. Часть 160 обработки сигналов обрабатывает сигналы, выданные из ячеек 111 фотоэлектрического преобразования через соединительные линии 130 столбцов. Часть 160 обработки сигналов может включать в себя для каждого столбца массива 110 ячеек схему CDS, схему усиления и схему аналого-цифрового (AD) преобразования. Часть 170 сканирования побуждает последовательно выдавать сигналы, которые были выданы из массива 110 ячеек в часть 160 обработки сигналов через отдельные соединительные линии 130 столбцов и обработаны частью 160 обработки сигналов, и которые соответствуют отдельным столбцам, из части 160 обработки сигналов в часть 180 вывода. Часть 180 вывода выдает сигналы, принятые из части 160 обработки сигналов, за пределы устройства 11 фотоэлектрического преобразования и может включать в себя схему усиления, схему защиты и электрод для установления соединения с внешней схемой. Управляющая часть 150 формирует управляющие сигналы и управляет синхронизацией работы приводной части 140, части 160 обработки сигналов, части 170 сканирования и части 180 вывода посредством использования управляющих сигналов.[0036] An overview of the photoelectric conversion device 11 in accordance with an embodiment will be described with reference to FIG. 1B. The photoelectric conversion device 11 includes an array of 110 cells on a semiconductor substrate 100. An array of 110 cells includes a plurality of photoelectric conversion cells 111 that are arranged in a matrix formed of a plurality of rows and a plurality of columns. The photoelectric conversion device 11 may also include connecting lines 120 rows, connecting lines 130 columns, a driving part 140, a controlling part 150, a signal processing part 160, a scanning part 170, and an output part 180 on the semiconductor substrate 100. A plurality of photovoltaic cells 111 in an array of 110 cells are connected to the drive portion 140 via row connecting lines 120 located on the semiconductor substrate 100. The drive portion 140 selectively inputs control signals, such as transfer signals or reset signals, into a plurality of photoelectric conversion cells 111 in series or simultaneously. The plurality of photovoltaic cells 111 in the array 110 cells are connected to the signal processing portion 160 via column connecting lines 130 located on the semiconductor substrate 100. The signal processing portion 160 processes the signals output from the photoelectric conversion cells 111 via column connecting lines 130. The signal processing portion 160 may include, for each column of the array of cells 110, a CDS circuit, a gain circuit, and an analog-to-digital (AD) conversion circuit. The scanning part 170 causes sequentially to output signals that were issued from the array of 110 cells to the signal processing part 160 through separate connecting lines 130 of the columns and processed by the signal processing part 160, and which correspond to the individual columns, from the signal processing part 160 to the output part 180. The output part 180 outputs the signals received from the signal processing part 160 outside the photoelectric conversion device 11 and may include an amplification circuit, a protection circuit, and an electrode for establishing a connection with the external circuit. The control part 150 generates control signals and controls the timing of the operation of the drive part 140, the signal processing part 160, the scan part 170 and the output part 180 by using control signals.

[0037] Массив линз на микросхеме (массив микролинз) и фильтр длин волн могут быть обеспечены на стороне поверхности падения света полупроводниковой подложки 100. Сторона поверхности падения света может быть идентична стороне, на которой соединительные линии 120 строки и соединительные линии 130 столбцов обеспечены на полупроводниковой подложки 100 (стороне передней поверхности). Посредством этой конфигурации может быть получено устройство фотоэлектрического преобразования с облучением передней поверхности. Если сторона поверхности падения света противоположна стороне, на которой соединительные линии 120 строк и соединительные линии 130 столбцов обеспечены на полупроводниковой подложке 100 (сторона задней поверхности), может быть получено устройство фотоэлектрического преобразования с облучением задней поверхности.[0037] An array of lenses on the microcircuit (array of microlenses) and a wavelength filter can be provided on the side of the light incident surface of the semiconductor substrate 100. The side of the light incident surface can be identical to the side on which the connecting lines 120 of the row and the connecting lines 130 of the columns are provided on the semiconductor substrate 100 (front surface side). By this configuration, a photoelectric conversion device with irradiation of the front surface can be obtained. If the side of the light incidence surface is opposite to the side on which the connecting lines 120 of the rows and the connecting lines 130 of the columns are provided on the semiconductor substrate 100 (side of the back surface), a photoelectric conversion device with irradiation of the back surface can be obtained.

[0038] Фиг. 2 иллюстрирует работу в восьми строках в случае, когда массив 110 ячеек включает в себя восемь строк ячеек 111 фотоэлектрического преобразования. В примере, проиллюстрированном на фиг. 2, прогрессивное сканирование выполняется на строках от первой строки R1 до восьмой строки R8. В качестве альтернативы может выполняться сканирование с чередованием.[0038] FIG. 2 illustrates eight-row operation in the case where an array of 110 cells includes eight rows of photoelectric conversion cells 111. In the example illustrated in FIG. 2, progressive scanning is performed on lines from the first line R1 to the eighth line R8. Alternatively, interlaced scanning may be performed.

[0039] Период управления Tdr для одной ячейки 111 фотоэлектрического преобразования включает в себя период сброса Trs, в котором выполняется операция сброса, период накопления Tac, в котором выполняется операция накопления для накопления заряда на основе сигнального света 82, и период считывания Tsr, в котором выполняется операция считывания для считывания сигналов на основе накопленного заряда. Период считывания Tsr также может называться периодом, в котором выполняется вывод из ячейки фотоэлектрического преобразования в соединительную линию столбцов. Период управления Tdr может также включать в себя период, в котором выполнена другая желаемая операция. В этом примере множеством ячеек 111 фотоэлектрического преобразования, принадлежащих одной и той же строке, одновременно управляют в течение одного периода управления Tdr. Сигналы, выданные из множества ячеек 111 фотоэлектрического преобразования, принадлежащих одной и той же строке массива 110 ячеек, обрабатываются посредством части 160 обработки сигналов и выдаются в часть 180 вывода, как описано выше со ссылкой на фиг. 1B.[0039] The control period Tdr for one photoelectric conversion cell 111 includes a reset period Trs in which the reset operation is performed, an accumulation period Tac in which the accumulation operation for accumulating charge based on the signal light 82 is performed, and a reading period Tsr in which a read operation is performed to read the signals based on the accumulated charge. The reading period Tsr can also be called the period in which the output from the cell of the photoelectric conversion is carried out in the connecting line of the columns. The control period Tdr may also include a period in which another desired operation is performed. In this example, a plurality of photovoltaic cells 111 belonging to the same row are simultaneously controlled for one control period Tdr. Signals output from a plurality of photovoltaic cells 111 belonging to the same line of the cell array 110 are processed by the signal processing part 160 and output to the output part 180, as described above with reference to FIG. 1B.

[0040] Период кадра - это период, в котором операции сброса, операции накопления и операции считывания выполняются во всех строках ячеек 111 фотоэлектрического преобразования, составляющих массив 110 ячеек. Например, начальная точка первого периода кадра F1 представляет собой момент времени, в котором начинается операция сброса в первой строке R1, и конечная точка первого периода кадра F1 представляет собой момент времени, в котором закачивается операция считывания в ячейках 111 фотоэлектрического преобразования в восьмой строке R8. Начальная точка второго периода кадра F2 - это момент времени, в котором начинается операция сброса в первой строке R1 впервые после того, как закончилась операция считывания в первой строке R1 в первый период кадра F1. Конечная точка второго периода кадра F2 - это момент времени, в котором операция считывания в восьмой строке R8 заканчивается впервые после того, как закончилась операция считывания в восьмой строке R8 в первый период кадра F1.[0040] A frame period is a period in which reset operations, accumulation operations, and read operations are performed on all rows of photoelectric conversion cells 111 constituting an array of 110 cells. For example, the start point of the first period of frame F1 is the point in time at which the reset operation begins on the first line R1, and the end point of the first period of frame F1 is the point in time at which the read operation in the photoelectric conversion cells 111 in the eighth line R8 is downloaded. The starting point of the second period of frame F2 is the point in time at which the reset operation in the first line R1 begins for the first time after the read operation in the first line R1 in the first period of frame F1 has ended. The endpoint of the second period of frame F2 is the point in time at which the read operation in the eighth line of R8 ends for the first time after the read operation in the eighth line of R8 in the first period of frame F1 ends.

[0041] Как проиллюстрировано на фиг. 2, операции накопления во множестве строк (в этом примере с третьей по четвертую строку) выполняются параллельно, и, таким образом, период накопления может быть расширен, и вывод сигналов, полученных в период накопления, может быть увеличен. Даже когда операции накопления во множестве строк выполняются параллельно, сигналы во множестве строк могут быть отделены от друг друга, если сделать синхронизацию выполнения операции считывания разной среди строк.[0041] As illustrated in FIG. 2, the accumulation operations in a plurality of lines (in this example, the third to fourth row) are performed in parallel, and thus, the accumulation period can be extended, and the output of signals received during the accumulation period can be increased. Even when the accumulation operations in many lines are performed in parallel, the signals in many lines can be separated from each other if the synchronization of the read operation is different among the lines.

[0042] Кроме того, в результате выполнения последовательности операций, чтобы часть первого периода кадра F1 накладывалась на часть второго периода кадра F2, как проиллюстрировано на фиг. 2, частота кадров может быть увеличена, или один период кадра может быть расширен. Таким образом, на фиг. 2, в то время, когда операции считывания в строках с первой по четвертую закончены в первом периоде кадра F1, начинается операция сброса и операция накопления в первой строке.[0042] Furthermore, as a result of performing the sequence of operations, so that part of the first period of frame F1 overlaps part of the second period of frame F2, as illustrated in FIG. 2, the frame rate may be increased, or one frame period may be extended. Thus, in FIG. 2, while the read operations in the first to fourth rows are completed in the first period of the frame F1, the reset operation and the accumulation operation in the first row begin.

[0043] Вариант осуществления не ограничен этим примером. После того, как операция сброса, операция накопления и операция считывания в одной строке все были закончены, могут быть начаты операция сброса, операция накопления и операция считывания в следующей строке. В качестве альтернативы, после того, как операция считывания в последней строке (в восьмой строке) была закончена, может быть начата операция сброса в первой строке.[0043] An embodiment is not limited to this example. After the reset operation, the accumulation operation and the read operation in one line have all been completed, the reset operation, the accumulation operation and the read operation in the next line can be started. Alternatively, after the read operation in the last line (in the eighth line) has been completed, a reset operation in the first line can be started.

[0044] Далее будет дано описание иллюстративной структуры каждой ячейки 111 фотоэлектрического преобразования. Фиг. 3 иллюстрирует эквивалентную схему ячейки 111 фотоэлектрического преобразования. На фиг. 3 элементы, включенные в ячейку 111 фотоэлектрического преобразования как повторяющийся блок матрицы, окружены штрихпунктирной линией. Следует отметить, что относительно элементов, окруженных пунктирной линией, часть элементов может быть расположена вне массива 110 ячеек (например, приводная часть 140).[0044] Next, a description will be given of an illustrative structure of each photoelectric conversion cell 111. FIG. 3 illustrates an equivalent circuit of a photoelectric conversion cell 111. In FIG. The 3 elements included in the photoelectric conversion cell 111 as a repeating array block are surrounded by a dash-dot line. It should be noted that with respect to elements surrounded by a dashed line, part of the elements may be located outside the array 110 cells (for example, the drive part 140).

[0045] Ячейка 111 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 301 фотоэлектрического преобразования и участок 302 фотоэлектрического преобразования. Участок 301 фотоэлектрического преобразования формирует электроны в качестве сигнального заряда через фотоэлектрическое преобразование, тогда как участок 302 фотоэлектрического преобразования формирует дырки в качестве сигнального заряда через фотоэлектрическое преобразование. Таким образом, положительный/отрицательный знак сигнального заряда, сформированного участком 301 фотоэлектрического преобразования, противоположен знаку сигнального заряда, сформированного участком 302 фотоэлектрического преобразования. Однако участок 301 фотоэлектрического преобразования формирует дырки, а также электроны, и участок 302 фотоэлектрического преобразования формирует электроны, а также дырки. Каждый из участков 301 и 302 фотоэлектрического преобразования представляет собой p-n-фотодиод или p-i-n-фотодиод и может представлять собой фотодиод с углубленным переходом с точки зрения сокращения темнового тока. Использование фотодиодов с углубленным переходом в качестве участков 301 и 302 фотоэлектрического преобразования является выгодным с точки зрения сокращения темнового тока по сравнению со случаем использования фотозатворов в качестве участков 301 и 302 фотоэлектрического преобразования и увеличения отношения "сигнал-шум", которое является важным для приема слабого сигнального света. Фотодиод, служащий в качестве участка 301 фотоэлектрического преобразования, включает в себя катод 201, который является полупроводниковой областью n-типа, в которой электроны являются большинством носителей, и анод 211, который является полупроводниковой областью p-типа, в которой электроны являются меньшинством носителей. Фотодиод, служащий в качестве участка 302 фотоэлектрического преобразования, включает в себя анод 202, который является полупроводниковой областью p-типа, в которой дырки являются большинством носителей, и катод 212, который является полупроводниковой областью n-типа, в которой дырки являются меньшинством носителей.[0045] The photoelectric conversion cell 111 includes a photoelectric conversion section 301 and a photoelectric conversion section 302. The photoelectric conversion section 301 forms electrons as a signal charge through the photoelectric conversion, while the photoelectric conversion section 302 forms holes as a signal charge through the photoelectric conversion. Thus, the positive / negative sign of the signal charge generated by the photoelectric conversion section 301 is opposite to the sign of the signal charge formed by the photoelectric conversion section 302. However, the photoelectric conversion section 301 forms holes, as well as electrons, and the photoelectric conversion section 302 forms electrons, as well as holes. Each of the photoelectric conversion sections 301 and 302 is a p-n-photodiode or p-i-n-photodiode and may be a photodiode with an in-depth transition in terms of reducing the dark current. The use of in-depth transition photodiodes as the photoelectric conversion sections 301 and 302 is advantageous in terms of reducing the dark current compared to the case of using photo shutters as the photoelectric conversion sections 301 and 302 and increasing the signal-to-noise ratio, which is important for receiving weak signal light. The photodiode serving as the photoelectric conversion section 301 includes a cathode 201, which is an n-type semiconductor region in which electrons are the majority of carriers, and an anode 211, which is a p-type semiconductor region, in which electrons are a minority of carriers. The photodiode serving as the photoelectric conversion section 302 includes an anode 202, which is a p-type semiconductor region in which holes are the majority of carriers, and a cathode 212, which is an n-type semiconductor region, in which holes are a minority of carriers.

[0046] Ячейка 111 фотоэлектрического преобразования включает в себя конденсаторный участок 307, способный удерживать электроны в качестве сигнального заряда, сформированного участком 301 фотоэлектрического преобразования, и конденсаторный участок 310, способный удерживать дырки в качестве сигнального заряда, сформированного участком 302 фотоэлектрического преобразования.[0046] The photoelectric conversion cell 111 includes a capacitor section 307 capable of holding electrons as a signal charge generated by the photoelectric conversion section 301, and a capacitor section 310 capable of holding holes as a signal charge formed by the photoelectric conversion section 302.

[0047] Конденсаторный участок 307 включает в себя опорный узел 217 и узел 207 сбора. Узел 207 сбора собирает электроны в качестве сигнального заряда, сформированного участком 301 фотоэлектрического преобразования. Конденсаторный участок 307 выполнен таким образом, чтобы разность потенциалов, соответствующая величине заряда, удерживаемого конденсаторным участком 307, появлялась между узлом 207 сбора и опорным узлом 217. Таким образом, конденсаторный участок 307 функционирует как участок преобразования заряда в напряжение, который преобразовывает величину заряда в напряжение. Конденсаторный участок 310 включает в себя опорный узел 200 и узел 210 сбора. Узел 210 сбора собирает дырки в качестве сигнального заряда, сформированного участком 302 фотоэлектрического преобразования. Конденсаторный участок 310 выполнен таким образом, чтобы разность потенциалов, соответствующая величине заряда, удерживаемого конденсаторным участком 310, появлялась между узлом 210 сбора и опорным узлом 200. Таким образом, конденсаторный участок 310 функционирует как участок преобразования заряда в напряжение, который преобразовывает величину заряда в напряжение.[0047] The capacitor section 307 includes a support unit 217 and a collection unit 207. The collecting unit 207 collects electrons as a signal charge generated by the photoelectric conversion section 301. The capacitor section 307 is configured so that a potential difference corresponding to the amount of charge held by the capacitor section 307 appears between the collection section 207 and the reference section 217. Thus, the capacitor section 307 functions as a section for converting charge to voltage, which converts the amount of charge into voltage . The capacitor section 310 includes a support assembly 200 and a collection assembly 210. The collection unit 210 collects holes as a signal charge generated by the photoelectric conversion section 302. The capacitor section 310 is configured so that a potential difference corresponding to the amount of charge held by the capacitor section 310 appears between the collection unit 210 and the reference node 200. Thus, the capacitor section 310 functions as a section for converting the charge into voltage, which converts the amount of charge into voltage .

[0048] Каждый из конденсаторных участков 307 и 310 имеет структуру диода с p-n-переходом. Опорный узел 217 и узел 210 сбора представляют собой полупроводниковые области p-типа, тогда как опорный узел 200 и узел 207 сбора представляют собой полупроводниковые области n-типа. Узлы 207 и 210 сбора, которые удерживают сигнальный заряд, представляют собой плавающие узлы, которые являются электрически плавающими. Полупроводниковые области, составляющие узлы 207 и 210 сбора, являются областями диффузии примесей в плавающем состоянии, то есть, плавающими диффузными областями. Узел 207 сбора, который является полупроводниковой областью n-типа, может собирать электроны в качестве сигнального заряда и удерживать электроны. Узел 210 сбора, который является полупроводниковой областью p-типа, может собирать дырки в качестве сигнального заряда и удерживать дырки. Хотя подробности будут описаны ниже, устройство 11 фотоэлектрического преобразования способно работать таким образом, чтобы сигнальный заряд выборочно удерживался одним из узлов 207 и 210 сбора.[0048] Each of the capacitor sections 307 and 310 has a pn junction diode structure. The reference assembly 217 and the collection assembly 210 are p-type semiconductor regions, while the reference assembly 200 and the collection assembly 207 are n-type semiconductor regions. The nodes 207 and 210 collection, which hold the signal charge, are floating nodes that are electrically floating. The semiconductor regions constituting the collection nodes 207 and 210 are regions of diffusion of impurities in a floating state, that is, floating diffuse regions. Node assembly 207, which is an n-type semiconductor region, can collect electrons as a signal charge and hold electrons. The collection unit 210, which is a p-type semiconductor region, can collect holes as a signal charge and hold holes. Although the details will be described below, the photoelectric conversion device 11 is able to operate in such a way that the signal charge is selectively held by one of the collection nodes 207 and 210.

[0049] Ячейка 111 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 303 переноса для эффективного сбора электронов среди электронов и дырок, сформированных участком 301 фотоэлектрического преобразования, в узле 207 сбора конденсаторного участка 307. Кроме того, ячейка 111 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 306 переноса для эффективного сбора дырок среди электронов и дырок, сформированных участком 302 фотоэлектрического преобразования, в узле 210 сбора конденсаторного участка 310. Таким образом, узлы 207 и 210 сбора также могут упоминаться как узлы, в которые сигнальный заряд переносится из участков 301 и 302 фотоэлектрического преобразования, соответственно. Поскольку узлы 207 и 210 сбора способны удерживать заряд, перенесенный из участков 301 и 302 фотоэлектрического преобразования, узлы сбора (конденсаторные участки) также могут упоминаться как удерживающие заряд участки.[0049] The photoelectric conversion cell 111 includes a transfer portion 303 for efficiently collecting electrons among electrons and holes formed by the photoelectric conversion portion 301 in the collection portion 207 of the capacitor section 307. In addition, the photoelectric conversion cell 111 includes a transfer portion 306 for efficiently collecting holes among the electrons and holes formed by the photoelectric conversion section 302 in the collecting section 210 of the capacitor section 310. Thus, the collecting sections 207 and 210 can also ut referred to as nodes, in which the signal charge is transferred from the portions 301 and 302 of photoelectric conversion respectively. Since the collection units 207 and 210 are capable of holding charge transferred from the photoelectric conversion sections 301 and 302, the collection units (capacitor sections) may also be referred to as charge holding sections.

[0050] Каждый из участков 303 и 306 переноса имеет структуру затвора MIS. Более конкретно, участки 303 и 306 переноса имеют многослойную структуру, включающую в себя полупроводниковую область (область канала), изолирующую пленку затвора и электрод затвора. Таким образом, участки 303 и 306 переноса также могут упоминаться как затворы переноса. Когда участок 303 переноса находится во включенном состоянии (в проводящем состоянии), инверсия формирует канал n-типа в полупроводниковой области. Когда участок 306 переноса находится во включенном состоянии, инверсия формирует канал p-типа в полупроводниковой области. Таким образом, типы проводимости участков 303 и 306 переноса отличаются друг от друга.[0050] Each of the transfer portions 303 and 306 has a MIS gate structure. More specifically, the transfer portions 303 and 306 have a multilayer structure including a semiconductor region (channel region), an insulating gate film, and a gate electrode. Thus, the transfer portions 303 and 306 may also be referred to as transfer gates. When the transfer portion 303 is in the on state (in the conductive state), the inversion forms an n-type channel in the semiconductor region. When the transfer portion 306 is on, the inversion forms a p-type channel in the semiconductor region. Thus, the conductivity types of the transfer portions 303 and 306 are different from each other.

[0051] В этом примере электрод затвора участка 303 переноса и электрод затвора участка 306 переноса соединены вместе с узлом 218 переноса. Узел 218 переноса соединен с участком 428 вывода сигнала переноса, и сигнал переноса TX1 вводится из участка 428 вывода сигнала переноса в узел 218 переноса. Участки 303 и 306 переноса имеют разные типы проводимости и выполнены с возможностью работать в дополнительном порядке. Таким образом, участок 306 переноса находится в выключенном состоянии (в непроводящем состоянии) в период, когда участок 303 переноса находится во включенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX1, и участок 306 переноса находится во включенном состоянии в период, когда участок 303 переноса находится в выключенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX1.[0051] In this example, the gate electrode of the transfer portion 303 and the gate electrode of the transfer portion 306 are connected together with the transfer portion 218. The transfer unit 218 is connected to the transfer signal output portion 428, and the transfer signal TX1 is inputted from the transfer signal output portion 428 to the transfer unit 218. Sites 303 and 306 transfer have different types of conductivity and are configured to work in an additional order. Thus, the transfer portion 306 is in an off state (non-conductive state) at a time when the transfer portion 303 is in an on state in response to the transfer signal TX1, and the transfer portion 306 is in an on state at a time when the transfer portion 303 is in off in response to TX1 transfer signal.

[0052] Порог может быть установлен таким образом, чтобы оба участка 303 и 306 переводились в выключенное состояние, когда узел 218 переноса имеет предварительно заданный потенциал. Предварительно заданный потенциал может представлять собой потенциал между потенциалом, при котором участок 303 переноса находится во включенном состоянии и участок 306 переноса находится в выключенном состоянии, и потенциалом, при котором участок 303 переноса находится в выключенном состоянии и участок 306 переноса находится во включенном состоянии. Такой предварительно заданный потенциал определяется в соответствии с потенциалом в полупроводниковой области в структуре затвора MIS и порогом структуры затвора MIS. Разность между высоким (High) уровнем потенциала, при котором участок 303 переноса находится во включенном состоянии, и средним (Mid) уровнем потенциала, при котором участок 303 переноса находится в выключенном состоянии, составляет, например, 1-5 В. Разность между низким (Low) уровнем потенциала, при котором участок 306 переноса находится во включенном состоянии, и средним уровнем потенциала, при котором участок 303 переноса находится в выключенном состоянии, составляет, например, 1-5 В. Высокий уровень потенциала может быть установленным равным потенциалу (положительному потенциалу), который выше нулевого (GND) потенциала (0 В), и низкий уровень потенциала может быть установлен равным потенциалу (отрицательному потенциалу), который ниже нулевого потенциала. Например, средний уровень потенциала может быть установлен равным нулевому потенциалу. И высокий, и низкий уровни потенциала могут быть установлены равными положительным потенциалам, или и высокий, и низкий уровни потенциала могут быть установлены равными отрицательным потенциалам, чтобы сократить масштаб схемы.[0052] The threshold can be set so that both portions 303 and 306 are turned off when the transfer unit 218 has a predetermined potential. The predetermined potential may be the potential between the potential at which the transfer portion 303 is on and the transfer portion 306 is off and the potential at which the transfer portion 303 is off and the transfer portion 306 is on. Such a predetermined potential is determined in accordance with the potential in the semiconductor region in the MIS gate structure and the threshold of the MIS gate structure. The difference between the high (High) potential level at which the transfer section 303 is in the on state and the medium (Mid) potential level at which the transfer section 303 is in the off state is, for example, 1-5 V. The difference between the low ( Low) the potential level at which the transfer section 306 is in the on state and the average potential level at which the transfer section 303 is in the off state is, for example, 1-5 V. A high potential level can be set equal to the potential potential (negative potential), which is higher than zero (GND) potential (0 V), and a low level of potential can be set equal to potential (negative potential), which is lower than zero potential. For example, the average potential level can be set equal to zero potential. Both high and low potential levels can be set equal to positive potentials, or both high and low potential levels can be set equal to negative potentials to reduce the scale of the circuit.

[0053] В качестве альтернативы, участки 303 и 306 переноса могут быть соединены с разными узлами переноса, и состояниями включения/выключения участков 303 и 306 переноса можно управлять посредством использования сигналов переноса, независимых друг от друга. Однако может быть лучше соединить участки 303 и 306 переноса с одним и тем же узлом 218 переноса и подавать один и тот же сигнал переноса TX1 на электроды затвора участков 303 и 306 переноса. В соответствии с этим точность синхронизации состояний включения/выключения участков 303 и 306 переноса может быть улучшена. Кроме того, поскольку участками 303 и 306 переноса можно управлять посредством одной и той же управляющей схемы и соединительной линии, конфигурация устройства 11 фотоэлектрического преобразования может быть упрощена.[0053] Alternatively, the transfer portions 303 and 306 can be connected to different transfer nodes, and the on / off states of the transfer portions 303 and 306 can be controlled by using transfer signals independent of each other. However, it may be better to connect the transfer portions 303 and 306 to the same transfer unit 218 and apply the same transfer signal TX1 to the gate electrodes of the transfer portions 303 and 306. Accordingly, the accuracy of synchronization of the on / off state of the transfer portions 303 and 306 can be improved. In addition, since the transfer portions 303 and 306 can be controlled by the same control circuit and the connecting line, the configuration of the photoelectric conversion device 11 can be simplified.

[0054] Описанным выше образом узел 207 сбора соединен с катодом 201 через участок 303 переноса. Кроме того, узел 210 сбора соединен с анодом 202 через участок 306 переноса.[0054] In the above manner, the collection unit 207 is connected to the cathode 201 through the transfer portion 303. In addition, the collection unit 210 is connected to the anode 202 through the transfer portion 306.

[0055] Узел 207 сбора может быть соединен с катодом 201 не через активный элемент, такой как участок 303 переноса. Кроме того, узел 210 сбора может быть соединен с анодом 202 не через активный элемент, такой как участок 306 переноса. Например, посредством поддержания подходящего соотношения между потенциалом в участке 301 фотоэлектрического преобразования и потенциалом в конденсаторном участке 307 электроны, сформированные участком 301 фотоэлектрического преобразования, могут быть собраны в узле 207 сбора, даже если участок 303 переноса опущен. Кроме того, посредством поддержания подходящего соотношения между потенциалом в участке 302 фотоэлектрического преобразования и потенциалом в конденсаторном участке 310 дырки, сформированные участком 302 фотоэлектрического преобразования, могут быть собраны в узле 210 сбора, даже если участок 306 переноса опущен. Кроме того, участок 301 фотоэлектрического преобразования может быть выполнен с возможностью также функционировать как конденсаторный участок 307, имеющий емкость, соответствующую емкости его перехода, и участок 302 фотоэлектрического преобразования может быть выполнен с возможностью также функционировать как конденсаторный участок 310, имеющий емкость, соответствующую емкости его перехода. Например, область высокой концентрации, в которой концентрация примеси n-типа выше, чем в другой области, может быть обеспечена в части полупроводниковой области n-типа фотодиода, и область высокой концентрации может использоваться в качестве узла сбора. Как альтернатива для переключения между переносом и отсутствием переноса заряда из участков 301 и 302 фотоэлектрического преобразования участками 303 и 306 переноса может использоваться переключение между разрядом и отсутствием разряда из участков 301 и 302 фотоэлектрического преобразования из участков разряда, соединенных с участками 301 и 302 фотоэлектрического преобразования. Однако переключение между переносом и отсутствием переноса заряда с использованием участков 303 и 306 переноса дает возможность точного управления зарядом по сравнению со случаем не использования участков 303 и 306 переноса.[0055] The collection unit 207 may not be connected to the cathode 201 via an active element, such as a transfer portion 303. In addition, the collection unit 210 may not be connected to the anode 202 via an active element, such as a transfer portion 306. For example, by maintaining a suitable relationship between the potential in the photoelectric conversion section 301 and the potential in the capacitor section 307, the electrons formed by the photoelectric conversion section 301 can be collected in the collection section 207, even if the transfer section 303 is omitted. In addition, by maintaining a suitable relationship between the potential in the photoelectric conversion section 302 and the potential in the capacitor section 310, the holes formed by the photoelectric conversion section 302 can be assembled in the collection unit 210, even if the transfer section 306 is omitted. In addition, the photoelectric conversion section 301 can also be configured to function as a capacitor section 307 having a capacitance corresponding to its capacitance, and the photoelectric conversion section 302 can also be configured to also function as a capacitor section 310 having a capacitance corresponding to its capacitance transition. For example, a region of high concentration in which the concentration of an n-type impurity is higher than in another region can be provided in a part of the semiconductor region of an n-type photodiode, and a region of high concentration can be used as a collection unit. As an alternative to switching between the transfer and the absence of charge transfer from the photoelectric conversion sections 301 and 302, the switching between the discharge and the absence of discharge from the photoelectric conversion sections 301 and 302 from the discharge sections connected to the photoelectric conversion sections 301 and 302 can be used. However, switching between the transfer and the absence of charge transfer using the transfer portions 303 and 306 enables accurate charge control compared with the case of not using the transfer portions 303 and 306.

[0056] Участок 411 подачи опорного потенциала соединен с анодом 211 участка 301 фотоэлектрического преобразования и опорным узлом 217 конденсаторного участка 307. Опорный потенциал VF1 подается от участка 411 подачи опорного потенциала совместно на анод 211 участка 301 фотоэлектрического преобразования и опорный узел 217 конденсаторного участка 307. Участок 412 подачи опорного потенциала соединен с катодом 212 участка 302 фотоэлектрического преобразования и опорным узлом 200 конденсаторного участка 310. Опорный потенциал VF2 подается от участка 412 подачи опорного потенциала совместно на катод 212 участка 302 фотоэлектрического преобразования и опорный узел 200 конденсаторного участка 310.[0056] The reference potential supply section 411 is connected to the anode 211 of the photoelectric conversion section 301 and the reference node 217 of the capacitor section 307. The reference potential VF1 is supplied from the reference potential supply section 411 to the anode 211 of the photoelectric conversion section and the reference section 217 of the capacitor section 307. The reference potential supply section 412 is connected to the cathode 212 of the photoelectric conversion section 302 and the reference node 200 of the capacitor section 310. The reference potential VF2 is supplied from the reference supply section 412 of building together at the cathode 212 of the photoelectric conversion portion 302 and support assembly 200 capacitor portion 310.

[0057] Как описано выше, участок 301 фотоэлектрического преобразования также формирует дырки, но дырки разряжаются на сторону анода 211. Участок 302 фотоэлектрического преобразования также формирует электроны, но электроны разряжаются на сторону катода 212.[0057] As described above, the photoelectric conversion section 301 also forms holes, but the holes discharge to the side of the anode 211. The photoelectric conversion section 302 also forms electrons, but the electrons discharge to the side of the cathode 212.

[0058] Узел 207 сбора конденсаторного участка 307 и узел 210 сбора конденсаторного участка 310 соединены вместе с узлом 220 обнаружения. Потенциал, соответствующий количеству электронов, перенесенных от участка 301 фотоэлектрического преобразования в конденсаторный участок 307, и емкости конденсаторного участка 307, появляются в узле 207 сбора и узле 220 обнаружения. Кроме того, потенциал, соответствующий количеству дырок, перенесенных от участка 302 фотоэлектрического преобразования в конденсаторный участок 310, и емкости конденсаторного участка 310, появляется в узле 210 сбора и узле 220 обнаружения. В результате потенциал, который является комбинацией потенциала, который может появиться в узле 220 обнаружения благодаря электронам, собранным узлом 207 сбора, и потенциала, который может появиться в узле 220 обнаружения благодаря дыркам, собранным узлом 210 сбора, появляется в узле 220 обнаружения.[0058] Node 207 collecting capacitor section 307 and node 210 collecting capacitor section 310 are connected together with node 220 detection. The potential corresponding to the number of electrons transferred from the photoelectric conversion section 301 to the capacitor section 307 and the capacitance of the capacitor section 307 appear in the collection unit 207 and the detection unit 220. In addition, a potential corresponding to the number of holes transferred from the photoelectric conversion section 302 to the capacitor section 310 and the capacitance of the capacitor section 310 appears in the collection unit 210 and the detection unit 220. As a result, the potential, which is a combination of the potential that can appear in the detection unit 220 due to the electrons collected by the collection unit 207, and the potential that can appear in the detection unit 220 due to the holes collected by the collection unit 210, appears in the detection unit 220.

[0059] Узлы 207 и 210 сбора электрически соединены друг с другом. Электрическое соединение между узлами 207 и 210 сбора установлено посредством проводника (электрического проводника). Как правило, узлы 207 и 210 сбора непосредственно соединены друг с другом через проводник. Проводник имеет удельную проводимость 104 См/м или больше (удельное сопротивление 10- 4 Ом·м или меньше). Изолятор имеет удельную проводимость 10-7 См/м или меньше (удельное сопротивление 107 Ом·м или больше). Полупроводник имеет удельную проводимость между 10-7 См/м и 104 См/м (удельное сопротивление между 10- 4 Ом·м и 107 Ом·м). Примеры проводника включают в себя металл, металлосодержащее соединение, графит и поликристаллический кремний. Также считается, что кремний с высокой концентрацией примеси (1019/см3 или больше) имеет электропроводное поведение. Поскольку узлы 207 и 210 сбора соединены друг с другом через проводник, заряд свободно передается и принимается между узлами 207 и 210 сбора. Это сокращает время, пока потенциалы в узлах 207 и 210 сбора не станут статичными.[0059] The collection units 207 and 210 are electrically connected to each other. The electrical connection between the collection nodes 207 and 210 is established by means of a conductor (electrical conductor). Typically, collection nodes 207 and 210 are directly connected to each other via a conductor. The conductor has a specific conductivity of 10 4 cm / m or more (specific resistance 10 to 4 ohm · m or less). The insulator has a specific conductivity of 10 -7 S / m or less (specific resistance 10 7 Ohm · m or more). The semiconductor has a specific conductivity between 10 -7 S / m and 10 4 S / m (specific resistance between 10 - 4 Ohm · m and 10 7 Ohm · m). Examples of the conductor include metal, a metal-containing compound, graphite, and polycrystalline silicon. It is also believed that silicon with a high concentration of impurities (10 19 / cm 3 or more) has an electrically conductive behavior. Since the collection nodes 207 and 210 are connected to each other through a conductor, charge is freely transmitted and received between the collection nodes 207 and 210. This reduces the time until the potentials in the nodes 207 and 210 of the collection become static.

[0060] Считается, что следующее явление произойдет переходным образом. Сначала возникает разность между количеством электронов, собранных узлом 207 сбора, и количеством дырок, собранных узлом 210 сбора. В соответствии с этой разностью между узлами 207 и 210 сбора возникает разность потенциалов. Электроны перемещаются между узлами 207 и 210 сбора через проводник, чтобы уменьшить разность потенциалов. Затем электроны и дырки рекомбинируют (аннигиляция пар) в узле 210 сбора. В соответствии с этим в узле 220 обнаружения возникает потенциал, соответствующий величине заряда как разности между количеством электронов, собранных узлом 207 сбора, и количеством дырок, собранных узлом 210 сбора.[0060] It is believed that the following phenomenon will occur in a transient manner. First, a difference arises between the number of electrons collected by the collection unit 207 and the number of holes collected by the collection unit 210. In accordance with this difference, a potential difference occurs between the collection nodes 207 and 210. Electrons move between the collection nodes 207 and 210 through the conductor to reduce the potential difference. Then, the electrons and holes recombine (pair annihilation) in the collection unit 210. Accordingly, a potential corresponding to the amount of charge as a difference between the number of electrons collected by the collection unit 207 and the number of holes collected by the collection unit 210 arises in the detection unit 220.

[0061] В этом примере, поскольку узлы 207 и 210 сбора непосредственно соединены друг с другом через проводник, потенциалы в узлах 207 и 210 сбора и в узле 220 обнаружения могут считаться одинаковыми. Кроме того, например, между узлом 207 сбора и узлом 220 обнаружения и/или между узлом 210 сбора и узлом 220 обнаружения может быть обеспечен переключатель. В соответствии с этим управление может быть временно выполнено таким образом, чтобы по меньшей мере два узла из узлов 207 и 210 сбора и узла 220 обнаружения имели разные потенциалы.[0061] In this example, since the collection nodes 207 and 210 are directly connected to each other via a conductor, the potentials in the collection nodes 207 and 210 and the detection section 220 can be considered the same. In addition, for example, a switch may be provided between the collection unit 207 and the detection unit 220 and / or between the collection unit 210 and the detection unit 220. Accordingly, control can be temporarily performed such that at least two nodes from the collection nodes 207 and 210 and the detection node 220 have different potentials.

[0062] Потенциал в узле 220 обнаружения представлен как VN, потенциал в узле 207 сбора представлен как VN1, и потенциал в узле 210 сбора представлен как VN2. При этом отдельные потенциалы VN, VN1 и VN2 являются переменными потенциалами. Как описано выше, в варианте осуществления узлы 207 и 210 сбора соединены вместе с узлом 220 обнаружения, и, таким образом, VN≈VN1≈VN2 удовлетовряется. С точки зрения простоты сбора электронов катода 201 участка 301 фотоэлектрического преобразования посредством узла 207 сбора может быть лучше, когда VF1<VN1. Кроме того, с точки зрения простоты сбора дырок анода 202 участка 302 фотоэлектрического преобразования посредством узла 210 сбора может быть лучше, когда VN2 <VF2. Если VF1<VN1 и VN2<VF2, то VF1<VF2, поскольку VN1=VN2. Такое соотношение, при котором опорный потенциал VF2 выше, чем опорный потенциал VF1 (VF1<VF2), является более выгодным, чтобы увеличить точность измерения дальности, чем соотношение, при котором опорный потенциал VF2 равен или ниже, чем опорный потенциал VF1 (VF1≥VF2). Таким образом, эффективность сбора заряда увеличивается, а также может быть реализована высокоскоростная работа и очень точный сигнальный сбор. С практической точки зрения, в одном варианте осуществления разность потенциалов между опорными потенциалами VF1 и VF2 может составлять 0,10 В или больше. С этой целью в этом примере участки 411 и 412 подачи опорного потенциала обеспечены отдельно. Разность потенциалов между опорными потенциалами VF1 и VF2 обычно равна 1 В или больше и 5 В или меньше. Опорный потенциал VF1 может быть установлен ниже нулевого потенциала 0 В (VF1<GND), и опорный потенциал VF2 может быть установлен выше нулевого потенциала 0 В (GND<VF2). Таким образом, опорный потенциал VF1 может являться отрицательным потенциалом, и опорный потенциал VF2 может являться положительным потенциалом.[0062] The potential in the detection node 220 is represented as VN, the potential in the collection node 207 is represented as VN1, and the potential in the collection node 210 is represented as VN2. Moreover, individual potentials VN, VN1 and VN2 are variable potentials. As described above, in the embodiment, the collection nodes 207 and 210 are connected together with the detection node 220, and thus, VN≈VN1≈VN2 is satisfied. In terms of ease of electron collection of the cathode 201 of the photoelectric conversion section 301 by the collection section 207, it may be better when VF1 <VN1. Furthermore, from the viewpoint of ease of collecting holes of the anode 202 of the photoelectric conversion section 302 by the collection unit 210, it may be better when VN2 <VF2. If VF1 <VN1 and VN2 <VF2, then VF1 <VF2, since VN1 = VN2. A ratio in which the reference potential VF2 is higher than the reference potential VF1 (VF1 <VF2) is more advantageous to increase the accuracy of the range measurement than the ratio in which the reference potential VF2 is equal to or lower than the reference potential VF1 (VF1≥VF2 ) Thus, charge collection efficiency is increased, and high speed operation and very accurate signal collection can be realized. From a practical point of view, in one embodiment, the potential difference between the reference potentials VF1 and VF2 may be 0.10 V or more. To this end, in this example, reference potential supply sections 411 and 412 are provided separately. The potential difference between the reference potentials VF1 and VF2 is usually 1 V or more and 5 V or less. The reference potential VF1 can be set below the zero potential 0 V (VF1 <GND), and the reference potential VF2 can be set above the zero potential 0 V (GND <VF2). Thus, the reference potential VF1 may be a negative potential, and the reference potential VF2 may be a positive potential.

[0063] Узел 220 обнаружения соединен с участком 315 формирования сигнала. В этом примере участок 315 формирования сигнала представляет собой МОП(MOS)-транзистор (транзистор усиления), включающий в себя затвор, исток и утечку. Узел 220 обнаружения соединен с затвором участка 315 формирования сигнала (с транзистором усиления).[0063] The detection unit 220 is connected to a signal generating portion 315. In this example, the signal conditioning portion 315 is a MOS transistor (gain transistor) including a gate, a source, and a leak. The detection unit 220 is connected to the gate of the signal generating portion 315 (with a gain transistor).

[0064] Утечка участка 315 формирования сигнала соединена с участком 432 источника питания, и потенциал источника питания VDD подается на нее от участка 432 источника питания. Исток участка 315 формирования сигнала соединен с источником 430 постоянного тока через МОП-транзистор 316 (транзистор выбора), и участок 315 формирования сигнала составляет схему истокового повторителя вместе с источником 430 постоянного тока. Во время операции считывания сигнал выбора SL выдается от участка 426 подачи сигнала выбора, соединенного с затвором транзистора 316 выбора, таким образом, чтобы транзистор 316 выбора был приведен во включенное состояние. В соответствии с этим участок 315 формирования сигнала формирует пиксельный сигнал, соответствующий потенциалу в узле 220 обнаружения, и выдает пиксельный сигнал на линию 431 вывода, которая включена в соединительные линии 130 столбцов, проиллюстрированные на фиг. 1B.[0064] A leak of the signal generating portion 315 is connected to the power supply portion 432, and the potential of the power source VDD is supplied to it from the power supply portion 432. The source of the signal generating portion 315 is connected to the direct current source 430 via a MOS transistor 316 (selection transistor), and the signal generating portion 315 constitutes a source follower circuit together with the direct current source 430. During the read operation, the selection signal SL is output from the selection signal supply portion 426 connected to the gate of the selection transistor 316, so that the selection transistor 316 is turned on. Accordingly, the signal generating portion 315 generates a pixel signal corresponding to the potential in the detection unit 220, and outputs the pixel signal to the output line 431, which is included in the column connecting lines 130 illustrated in FIG. 1B.

[0065] В этом примере электрический низкочастотный фильтр 433 обеспечен между узлом 220 обнаружения и участком 315 формирования сигнала. При обеспеченном электрическом низкочастотном фильтре 433 может быть стабилизирован выход из участка 315 формирования сигнала, и точность измерения дальности может быть увеличена, даже если потенциал в узле 220 обнаружения колеблется. Электрический низкочастотный фильтр 433 может быть сформирован из резистора, соединенного последовательно с затвором транзистора усиления, и конденсатора, соединенного параллельно с затвором, но конфигурация не ограничена этим. В качестве альтернативы электрический низкочастотный фильтр 433 может быть опущен.[0065] In this example, an electric low-pass filter 433 is provided between the detection unit 220 and the signal generating portion 315. With the provided electric low-pass filter 433, the output from the signal generating portion 315 can be stabilized, and the accuracy of the range measurement can be increased even if the potential in the detection portion 220 fluctuates. An electric low-pass filter 433 may be formed of a resistor connected in series with the gate of the gain transistor and a capacitor connected in parallel with the gate, but the configuration is not limited to this. Alternatively, an electric low-pass filter 433 may be omitted.

[0066] Участок 413 подачи потенциала сброса соединен вместе с узлами 207 и 210 сбора через МОП-транзистор 313 (транзистор сброса). Участок 413 подачи потенциала сброса выдает потенциал сброса VS1. Сигнал сброса RS1, выданный из участка 423 вывода сигнала сброса на затвор транзистора 313 сброса, заставляет транзистор 313 сброса находиться во включенном состоянии. В соответствии с этим потенциал VS11, соответствующий потенциалу сброса VS1, подается от участка 413 подачи потенциала сброса на узел 207 сбора. Таким образом, потенциал VN1 в узле 207 сбора становится равным потенциалу VS11 (VN1=VS11). Кроме того, потенциал VS12, соответствующий потенциалу сброса VS1, подается от участка 413 подачи потенциала сброса на узел 210 сбора. Таким образом, потенциал VN2 в узле 210 сбора становится равным потенциалу VS12 (VN2=VS12).[0066] The reset potential supply portion 413 is connected to the collection nodes 207 and 210 through a MOS transistor 313 (reset transistor). The reset potential supply portion 413 provides a reset potential VS1. The reset signal RS1 issued from the reset signal output portion 423 to the gate of the reset transistor 313 causes the reset transistor 313 to be on. Accordingly, the potential VS11 corresponding to the reset potential VS1 is supplied from the reset potential supply portion 413 to the collection unit 207. Thus, the potential VN1 in the collection node 207 becomes equal to the potential VS11 (VN1 = VS11). In addition, the potential VS12 corresponding to the reset potential VS1 is supplied from the reset potential supply portion 413 to the collection unit 210. Thus, the potential VN2 in the collection node 210 becomes equal to the potential VS12 (VN2 = VS12).

[0067] Во время операции сброса потенциал VS11 подается на узел 207 сбора конденсаторного участка 307, и тем самым электроны, удерживаемые конденсаторным участком 307, разряжаются на участок 413 подачи потенциала сброса. Потенциал VS12 подается на узел 210 сбора конденсаторного участка 310, и тем самым дырки, удерживаемые конденсаторным участком 310, разряжаются на участок 413 подачи потенциала сброса.[0067] During the reset operation, the potential VS11 is supplied to the collecting unit 207 of the capacitor section 307, and thereby the electrons held by the capacitor section 307 are discharged to the reset potential supply section 413. The potential VS12 is supplied to the collection unit 210 of the capacitor section 310, and thereby the holes held by the capacitor section 310 are discharged to the discharge potential supply section 413.

[0068] Для увеличения точности измерения дальности выгодно, чтобы разность потенциалов между потенциалом VS11 и потенциалом VS12 составляла меньше 0,10 В, по сравнению со случаем, в котором разность потенциалов между ними составляет 0,10 В или больше. Когда разность потенциалов VS11 и VS12 составляет меньше 0,10 В относительно узлов 207 и 210 сбора, соединенных вместе с узлом 220 обнаружения, операция в период накопления Tac после периода сброса Trs может быть стабилизирована. Чтобы сделать разность потенциалов между потенциалами VS11 и VS12 меньше 0,10 В, узлы 207 и 210 сбора могут быть соединены друг с другом через проводник, имеющий высокую проводимость. Кроме того, чтобы сделать разность потенциалов между потенциалами VS11 и меньше чем 0,10 В VS12, резистор, который делает разность между потенциалами VS11 и VS12 равной 0,10 В или больше, не может быть расположен между узлами 207 и 210 сбора. Следует отметить, что допустима небольшая разность потенциалов менее 0,10 В, которая может быть вызвана неизбежно сформированным сопротивлением или производственной погрешностью.[0068] In order to increase the accuracy of the range measurement, it is advantageous that the potential difference between the potential VS11 and the potential VS12 is less than 0.10 V, compared with the case in which the potential difference between them is 0.10 V or more. When the potential difference VS11 and VS12 is less than 0.10 V with respect to the collection units 207 and 210 connected together with the detection unit 220, the operation during the accumulation period Tac after the reset period Trs can be stabilized. To make the potential difference between the potentials of VS11 and VS12 less than 0.10 V, the nodes 207 and 210 of the collection can be connected to each other through a conductor having a high conductivity. Furthermore, in order to make the potential difference between the potentials of VS11 and less than 0.10 V VS12, a resistor that makes the difference between the potentials of VS11 and VS12 equal to 0.10 V or more cannot be located between the collection nodes 207 and 210. It should be noted that a small potential difference of less than 0.10 V is permissible, which may be caused by an inevitably generated resistance or a manufacturing error.

[0069] В этом примере потенциал VS11 приложен к узлу 207 сбора, и в то же время потенциал VS12 приложен к узлу 210 сбора. Между участком 423 вывода сигнала сброса и узлом 207 сбора и между участком 423 вывода сигнала сброса и узлом 210 сбора может быть обеспечен переключатель. В этом случае синхронизация приложения потенциала VS11 к узлу 207 сбора может отличаться от синхронизации приложения потенциала VS12 к узлу 210 сбора.[0069] In this example, the potential VS11 is applied to the collection unit 207, and at the same time, the potential VS12 is applied to the collection unit 210. A switch may be provided between the reset signal output portion 423 and the collection unit 207 and between the reset signal output portion 423 and the collection unit 210. In this case, the synchronization of the application of the potential VS11 to the collection node 207 may differ from the synchronization of the application of the potential VS11 to the collection node 210.

[0070] Потенциал VS11 может быть выше, чем опорный потенциал VF1 (VF1<VS11). В этом случае эффективность сбора электронов узлом 207 сбора после периода сброса Trs может быть улучшена. Кроме того, потенциал VS12 может быть ниже, чем опорный потенциал VF2 (VS12<VF2). В этом случае эффективность сбора дырок узлом 210 сбора после периода сброса Trs может быть улучшена. Как описано выше, когда VS11=VS12=VS1, потенциал сброса VS1 может представлять собой потенциал между опорным потенциалом VF1 и опорным потенциалом VF2 (VF1<VS1<VF2), чтобы удовлетворить обоим выражениям VF1<VS11 и VS12<VF2.[0070] The potential of VS11 may be higher than the reference potential of VF1 (VF1 <VS11). In this case, the electron collection efficiency of the collection unit 207 after the reset period Trs can be improved. In addition, the potential of VS12 may be lower than the reference potential of VF2 (VS12 <VF2). In this case, the hole collection efficiency of the collection unit 210 after the discharge period Trs can be improved. As described above, when VS11 = VS12 = VS1, the reset potential VS1 can be the potential between the reference potential VF1 and the reference potential VF2 (VF1 <VS1 <VF2) to satisfy both expressions VF1 <VS11 and VS12 <VF2.

[0071] Потенциал VS11 может быть выбран из диапазона от -5 В до +5 В. В одном варианте осуществления потенциал VS11 должен быть выбран из диапазона, например, от -2 В до +2 В. Кроме того, потенциал VS12 может быть выбран из диапазона от -5 В до +5 В, и в одном варианте осуществления потенциал VS12 должен быть выбран из диапазона, например, от -2 В до +2 В. Разность между потенциалом VS11 и потенциалом VS12 должна составлять 0 В. Схема может быть разработана таким образом, чтобы удовлетворять выражениям VF1<VS11 и VS12 <VF2 в пределах описанных выше диапазонов опорных потенциалов VF1 и VF2 и в пределах описанных выше диапазонов потенциалов VS11 и VS12.[0071] The potential of VS11 can be selected from a range of -5 V to +5 V. In one embodiment, the potential of VS11 must be selected from a range of, for example, from -2 V to +2 V. In addition, the potential of VS12 can be selected from a range of -5 V to +5 V, and in one embodiment, the potential of VS12 should be selected from a range of, for example, from -2 V to +2 V. The difference between the potential of VS11 and the potential of VS12 should be 0 V. The circuit may be designed to satisfy the expressions VF1 <VS11 and VS12 <VF2 within the ranges of reference potentials described above VF1 and VF2 and within the above potential ranges VS11 and VS12.

[0072] В примере, проиллюстрированном на фиг. 3, участок 304 переноса и конденсаторный участок 308 соединены с участком 301 фотоэлектрического преобразования методом, подобным участку 303 переноса и конденсаторному участку 307. Таким образом, набор из участка 303 переноса и конденсаторного участка 307 и набор из участка 304 переноса и конденсаторного участка 308 соединены параллельно с участком 301 фотоэлектрического преобразования. Аналогичным образом, участок 305 переноса и конденсаторный участок 309 соединены с участком 302 фотоэлектрического преобразования методом, подобным участку 306 переноса и конденсаторному участку 310. Таким образом, набор из участка 306 переноса и конденсаторного участка 310 и набор из участка 305 переноса и конденсаторного участка 309 соединены параллельно с участком 302 фотоэлектрического преобразования. Участок 304 переноса и конденсаторный участок 308 могут иметь конфигурацию, подобную участку 303 переноса и конденсаторному участку 307. Участок 305 переноса и конденсаторный участок 309 могут иметь конфигурацию, подобную участку 306 переноса и конденсаторному участку 310.[0072] In the example illustrated in FIG. 3, the transfer section 304 and the capacitor section 308 are connected to the photoelectric conversion section 301 in a manner similar to the transfer section 303 and the capacitor section 307. Thus, a set of the transfer section 303 and the capacitor section 307 and a set of the transfer section 304 and the capacitor section 308 are connected in parallel with the plot 301 photovoltaic conversion. Similarly, the transfer section 305 and the capacitor section 309 are connected to the photoelectric conversion section 302 in a manner similar to the transfer section 306 and the capacitor section 310. Thus, a set of the transfer section 306 and the capacitor section 310 and a set of the transfer section 305 and the capacitor section 309 are connected parallel to the photoelectric conversion section 302. The transfer section 304 and the capacitor section 308 may have a configuration similar to the transfer section 303 and the capacitor section 307. The transfer section 305 and the capacitor section 309 may have a configuration similar to the transfer section 306 and the capacitor section 310.

[0073] В этом примере электроды затвора, которые имеют структуру затвора MIS и которые соответственно включены в участки 304 и 305 переноса, соединены вместе с узлом 219 переноса. Узел 219 переноса соединен с участком 429 вывода сигнала переноса. Сигнал переноса TX2 подается от участка 429 вывода сигнала переноса на узел 219 переноса. Участки 304 и 305 переноса имеют разные типы проводимости и обеспечены комплементарным образом. Таким образом, участок 305 переноса находится в выключенном состоянии (в непроводящем состоянии) в период, когда участок 304 переноса находится во включенном состоянии (в проводящем состоянии) в ответ на сигнал переноса TX2, и участок 305 переноса находится во включенном состоянии в период, когда участок 304 переноса находится в выключенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX2. Порог может быть установлен таким образом, чтобы оба участка 304 и 305 переноса были приведены в выключенное состояние, когда узел 219 переноса имеет предварительно заданный потенциал. Такой предварительно заданный потенциал определен в соответствии с потенциалом в полупроводниковой области в структуре затвора MIS и порогом структуры затвора MIS. Разность между высоким уровнем потенциала, который заставляет участок 304 переноса находиться во включенном состоянии, и средним уровнем потенциала, который заставляет участок 304 переноса находиться в выключенном состоянии, составляет, 1-5 В. Разность между низким уровнем потенциала, который заставляет участок 305 переноса находиться во включенном состоянии, и средним уровнем потенциала, который заставляет участок 305 переноса находиться в выключенном состоянии, составляет, например, 1-5 В. Высокий уровень потенциала может быть установлен равным потенциалу (положительному потенциалу), который выше нулевого потенциала (0 В), и низкий уровень потенциала может быть установлен равным потенциалу (отрицательному потенциалу), который ниже нулевого потенциала. Например, средний уровень потенциала может быть установлен равным нулевому потенциалу. И высокий, и низкий уровни потенциала могут быть установлены равными положительному потенциалу, или и высокий, и низкий уровни потенциала могут быть установлены равными отрицательному потенциалу, чтобы сократить масштаб схемы. Участки 304 и 305 переноса могут быть соединены, чтобы разделить узлы переноса, и состоянием включения/выключения участков 304 и 305 переноса можно управлять посредством использования сигналов переноса, независимых друг от друга. Участки 303 и 304 переноса, соединенные с участком 301 фотоэлектрического преобразования, могут управляться таким образом, чтобы состояния включения и выключения были противоположны друг относительно друга, то есть, комплементарны. Более конкретно, в то время как участок 303 переноса находится во включенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX1, участок 304 переноса находится в выключенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX2. В то время как участок 303 переноса находится в выключенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX1, участок 304 переноса находится во включенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX2. Кроме того, участки 305 и 306 переноса, соединенные с участком 302 фотоэлектрического преобразования, могут управляться таким образом, чтобы состояния включения и выключения были противоположны друг относительно друга, то есть, комплементарны. Более конкретно, в то время как участок 306 переноса находится во включенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX1, участок 305 переноса находится в выключенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX2. В то время как участок 306 переноса находится в выключенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX1, участок 305 переноса находится во включенном состоянии в ответ на сигнал переноса TX2. В соответствии с этим сигнальный заряд от единственного участка фотоэлектрического преобразования может поочередно переноситься двумя участками переноса, соединенными с единственным участком фотоэлектрического преобразования.[0073] In this example, gate electrodes that have a MIS gate structure and which are respectively included in the transfer sections 304 and 305 are connected together with the transfer unit 219. The transfer unit 219 is connected to the transfer signal output portion 429. The transfer signal TX2 is supplied from the transfer signal output portion 429 to the transfer unit 219. Sites 304 and 305 transfer have different types of conductivity and are provided in a complementary manner. Thus, the transfer portion 305 is in the off state (non-conductive state) at a time when the transfer portion 304 is in the on state (conductive state) in response to the transfer signal TX2, and the transfer portion 305 is in the on state at a time when the transfer portion 304 is in an off state in response to the transfer signal TX2. The threshold can be set so that both portions 304 and 305 of the transfer were brought to the off state when the node 219 transfer has a predetermined potential. Such a predetermined potential is determined in accordance with the potential in the semiconductor region in the MIS gate structure and the threshold of the MIS gate structure. The difference between the high potential that causes the transfer section 304 to be on and the average potential that makes the transfer section 304 off is 1-5 V. The difference between the low potential that causes the transfer section 305 to be in the on state, and the average potential level that causes the transfer portion 305 to be in the off state is, for example, 1-5 V. A high potential level can be set to potential (positive potential), which is higher than zero potential (0 V), and a low level of potential can be set equal to potential (negative potential), which is lower than zero potential. For example, the average potential level can be set equal to zero potential. Both high and low potential levels can be set equal to the positive potential, or both high and low potential levels can be set equal to the negative potential to reduce the scale of the circuit. The transfer sections 304 and 305 may be connected to separate the transfer nodes, and the on / off state of the transfer sections 304 and 305 can be controlled by using transfer signals independent of each other. The transfer sections 303 and 304 connected to the photoelectric conversion section 301 can be controlled so that the on and off states are opposite relative to each other, that is, are complementary. More specifically, while the transfer portion 303 is in an on state in response to the transfer signal TX1, the transfer portion 304 is in an off state in response to the transfer signal TX2. While the transfer portion 303 is in the off state in response to the transfer signal TX1, the transfer portion 304 is in the on state in response to the transfer signal TX2. In addition, the transfer sections 305 and 306 connected to the photoelectric conversion section 302 can be controlled so that the on and off states are opposite relative to each other, that is, are complementary. More specifically, while the transfer portion 306 is on in response to the transfer signal TX1, the transfer portion 305 is in the off state in response to the transfer signal TX2. While the transfer section 306 is in the off state in response to the transfer signal TX1, the transfer section 305 is in the on state in response to the transfer signal TX2. Accordingly, a signal charge from a single photoelectric conversion section can be alternately transferred by two transfer sections connected to a single photoelectric conversion section.

[0074] Конденсаторный участок 308 побуждает собирать электроны, перенесенные от участка 301 фотоэлектрического преобразования через участок 304 переноса, в узле 208 сбора. Конденсаторный участок 309 побуждает собирать дырки, перенесенные от участка 302 фотоэлектрического преобразования через участок 305 переноса, в узле 209 сбора. Каждый из конденсаторных участков 308 и 309 имеет структуру диода с p-n-переходом. Узел 208 сбора конденсаторного участка 308 является полупроводниковой областью n-типа, и узел 209 сбора конденсаторного участка 309 является полупроводниковой областью p-типа. Опорный узел 228 конденсаторного участка 308 является полупроводниковой областью p-типа, и опорный узел 229 конденсаторного участка 309 является полупроводниковой областью n-типа. Опорный узел 228 соединен с участком 411 подачи опорного потенциала, и на него подается опорный потенциал VF1. Опорный узел 229 соединен с участком 412 подачи опорного потенциала, и на него подается опорный потенциал VF2.[0074] The capacitor section 308 induces the collection of electrons transferred from the photoelectric conversion section 301 through the transfer section 304 in the collection section 208. The capacitor section 309 prompts to collect holes transferred from the photoelectric conversion section 302 through the transfer section 305, in the collection section 209. Each of the capacitor sections 308 and 309 has a pn junction diode structure. Node 208 collecting capacitor section 308 is an n-type semiconductor region, and node 209 collecting capacitor section 309 is a p-type semiconductor region. The reference node 228 of the capacitor section 308 is a p-type semiconductor region, and the reference node 229 of the capacitor section 309 is an n-type semiconductor region. The reference node 228 is connected to the reference potential supply portion 411, and the reference potential VF1 is supplied to it. The reference node 229 is connected to the reference potential supply portion 412, and the reference potential VF2 is supplied to it.

[0075] Узлы 208 и 209 сбора соединены вместе с участком 414 подачи потенциала сброса через МОП-транзистор 314 (транзистор сброса). Участок 414 подачи потенциала сброса выдает потенциал сброса VS2. Сигнал сброса RS2, выданный из участка 424 вывода сигнала сброса, побуждает транзистор 314 сброса находиться во включенном состоянии. В соответствии с этим потенциалы в узлах 208 и 209 сброса могут быть установлены равными предопределенным потенциалам сброса.[0075] the collection Nodes 208 and 209 are connected together with the reset potential supply portion 414 via the MOS transistor 314 (reset transistor). The reset potential supply portion 414 provides a reset potential VS2. The reset signal RS2 outputted from the reset signal output portion 424 causes the reset transistor 314 to be on. Accordingly, the potentials in the reset nodes 208 and 209 can be set equal to the predetermined reset potentials.

[0076] В примере, проиллюстрированном на фиг. 3, заряд, перенесенный из участков фотоэлектрического преобразования в узлы 208 и 209 сбора в конденсаторных участках 308 и 309, разряжается. Однако, аналогично участку 315 формирования сигнала, участок формирования сигнала может быть соединен с конденсаторными участками 308 и 309, и может быть считан сигнал на основе заряда в конденсаторных участках 308 и 309. В случае использования такой конфигурации могут быть объединены сигнал, сформированный участком формирования сигнала на основе заряда в конденсаторных участках 308 и 309, и сигнал, сформированный участком формирования сигнала на основе заряда в конденсаторных участках 307 и 310. В соответствии с этим интенсивность пиксельного сигнала может быть увеличена.[0076] In the example illustrated in FIG. 3, the charge transferred from the photoelectric conversion sections to the collection units 208 and 209 in the capacitor sections 308 and 309 is discharged. However, similar to the signal conditioning section 315, the signal conditioning section can be connected to the capacitor sections 308 and 309, and a signal based on the charge in the capacitor sections 308 and 309 can be read. If this configuration is used, the signal generated by the signal conditioning section can be combined. based on the charge in the capacitor sections 308 and 309, and a signal generated by the signal generation portion on the basis of the charge in the capacitor sections 307 and 310. Accordingly, the intensity of the pixel signal la can be increased.

[0077] Будут описаны примеры потенциалов, используемых в описанной выше схеме. Нулевой потенциал (GND) составляет 0 В. В первом примере VS1, VS2=0 В, VF1=-1 В, VF2=+1 В, высокий уровень потенциала High=+2 В, средний уровень потенциала Mid=0 В, и низкий уровень потенциала Low=-2 В. Во втором примере VS1, VS2=+1 В, VF1=0 В, VF2=+2 В, высокий уровень потенциала High=+3 В, средний уровень потенциала Mid=+1 В, и низкий уровень потенциала Low=-1 В. Второй пример получен посредством смешения отдельных потенциалов в первом примере на S (В) и соответствует случаю? где S=-1. В третьем примере, VS1, VS2=0 В, VF1=-2 В, VF2=+2 В, высокий уровень потенциала High=+4 В, средний уровень потенциала Mid=0 В, и низкий уровень потенциала Low=-4 В. Третий пример представляет собой пример, в котором потенциалы в первом примере умножены на T и соответствует случаю, где T=2. Описанное выше значение S может являться положительной или отрицательной величиной, и описанное выше значение T может быть меньше 1. Второй и третий примеры могут быть объединены, то есть, первый пример может быть смещен на S (В) и умножен на T. Фактические значения потенциалов могут быть должным образом отрегулированы при поддержании соотношения среди значений потенциалов, разностей потенциалов и соотношения среди разностей потенциалов, которые получены из индивидуальных потенциалов в упомянутых выше трех примерах.[0077] Examples of potentials used in the above scheme will be described. The zero potential (GND) is 0 V. In the first example, VS1, VS2 = 0 V, VF1 = -1 V, VF2 = + 1 V, high potential High = + 2 V, medium potential Mid = 0 V, and low potential level Low = -2 V. In the second example, VS1, VS2 = + 1 V, VF1 = 0 V, VF2 = + 2 V, high potential level High = + 3 V, medium potential level Mid = + 1 V, and low potential level Low = -1 V. The second example is obtained by mixing the individual potentials in the first example on S (V) and corresponds to the case? where S = -1. In the third example, VS1, VS2 = 0 V, VF1 = -2 V, VF2 = + 2 V, high potential level High = + 4 V, medium potential level Mid = 0 V, and low potential level Low = -4 V. The third example is an example in which the potentials in the first example are multiplied by T and corresponds to the case where T = 2. The S value described above can be a positive or negative value, and the T value described above can be less than 1. The second and third examples can be combined, that is, the first example can be shifted by S (B) and multiplied by T. Actual potential values can be properly adjusted while maintaining the relationship among the potential values, the potential differences and the ratio among the potential differences that are obtained from the individual potentials in the above three examples.

[0078] Далее будет описана операция в одном периоде управления Tdr одной ячейки 111 фотоэлектрического преобразования устройства 1 измерения дальности со ссылкой на фиг. 4А-4C. В приведенном ниже описании со ссылкой на фиг. 4А-4C периоды от p1 до p10 соответствуют периоду от времени t0 до t10.[0078] Next, an operation in one Tdr control period of one photoelectric conversion cell 111 of the ranging device 1 will be described with reference to FIG. 4A-4C. In the description below with reference to FIG. 4A-4C, periods from p1 to p10 correspond to a period from time t0 to t10.

[0079] Фиг. 4А иллюстрируют уровень излучения света Le светоизлучающего устройства 21 и уровни приема света Lr1 и Lr2 устройства 11 фотоэлектрического преобразования. Светоизлучающее устройство 21 находится в выключенном состоянии в периоды p1, p4, p5, p7 и p9, когда уровень излучения света Le соответствует количеству света Loff. Светоизлучающее устройство 21 находится во включенном состоянии в периоды p2, p3, p6 и p8, когда уровень излучения света Le соответствует количеству света Lon. Таким образом, светоизлучающее устройство 21 повторяет вспышки в одном цикле, который соответствует периоду Tcy от времени t1 до времени t5. При этом предполагается, что вспышки повторяются три раза для упрощения описания. Однако фактически вспышки повторяются 100-10000 раз в течение периода накопления Tac каждый раз, когда выполняется измерение дальности, и тем самым может быть обеспечена достаточная точность.[0079] FIG. 4A illustrate the light emission level Le of the light emitting device 21 and the light reception levels Lr1 and Lr2 of the photoelectric conversion device 11. The light emitting device 21 is off in periods p1, p4, p5, p7 and p9 when the light emission level Le corresponds to the amount of light Loff. The light emitting device 21 is in the on state during periods p2, p3, p6 and p8 when the light emission level Le corresponds to the amount of light Lon. Thus, the light emitting device 21 repeats flashes in one cycle, which corresponds to a period Tcy from time t1 to time t5. It is assumed that the flashes are repeated three times to simplify the description. However, in fact, flashes are repeated 100-10000 times during the Tac accumulation period each time a range measurement is performed, and thus sufficient accuracy can be ensured.

[0080] Когда скорость света представлена как c (м/с), время задержки от излучения света до приема света на основе расстояния d (м) от устройства 1 измерения дальности до цели 9 составляет 2×d/c (с). Время задержки от излучения света до приема света может быть обнаружено в пределах одного цикла Tcy. Скорость света составляет 3×108 м/с, то есть, 0,3 м/нс. Таким образом, один цикл Tcy устанавливается равным, например, от 1 нс до 1 000 нс, и в одном варианте осуществления один цикл Tcy установлен равным от 10 нс до 100 нс. Например, задержка от излучения света до приема света, соответствующая разности расстояния 0,3 м, составляет 2 нс. Таким образом, если один цикл Tcy составляет 10 нс, разность расстояния 0,3 м может быть обнаружена посредством обнаружения физической величины, соответствующей времени задержки в пределах 10 нс. В соответствии с циклом Tcy и количеством повторяющихся вспышек одна операция по измерению дальности выполняется в короткое время, составляющее от 1 мкс до 10 мс. Таким образом, приблизительно 10-1000 строк массива 110 ячеек, то есть, приблизительно 1-1000 кадров могут быть считаны за одну секунду. Например, если период управления Tdr для одной строки составляет 1 мкс, 1000 кадров в 1000 строках могут быть считаны за одну секунду. Если период управления Tdr для одной строки составляет 10 мс, 1 кадр в 100 строках может быть считан за одну секунду.[0080] When the speed of light is represented as c (m / s), the delay time from light emission to light reception based on the distance d (m) from the distance measuring device 1 to the target 9 is 2 × d / c (s). The delay time from light emission to light reception can be detected within a single Tcy cycle. The speed of light is 3 × 10 8 m / s, i.e., 0.3 m / ns. Thus, one Tcy cycle is set to, for example, from 1 ns to 1,000 ns, and in one embodiment, one Tcy cycle is set to from 10 ns to 100 ns. For example, the delay from light emission to light reception, corresponding to a distance difference of 0.3 m, is 2 ns. Thus, if one Tcy cycle is 10 ns, a distance difference of 0.3 m can be detected by detecting a physical quantity corresponding to a delay time within 10 ns. In accordance with the Tcy cycle and the number of repeating flashes, one range measurement operation is performed in a short time, ranging from 1 μs to 10 ms. Thus, approximately 10-1000 rows of an array of 110 cells, that is, approximately 1-1000 frames can be read in one second. For example, if the Tdr control period for one line is 1 μs, 1000 frames in 1000 lines can be read in one second. If the Tdr control period for one line is 10 ms, 1 frame in 100 lines can be read in one second.

[0081] Количество света, принятое устройством 11 фотоэлектрического преобразования в ответ на излучение света светоизлучающим устройством 21, представлено как Lra и Lrb. Форма волны, представленная уровнем приема света Lr1, указывает, что прием света начат во время t2, которое является временем, когда период Tda прошел со времени t1, когда было начато излучение света, и что прием света закончен во время t4, которое является временем, когда период Tda прошел со времени t3, когда было закончено излучение света, в соответствии с расстоянием от устройства 1 измерения дальности до цели. Форма волны, представленная уровнем приема света Lr2, указывает, что прием света начат во время t2', которое является временем, когда период Tdb прошел со времени t1, когда было начато излучение света, и что прием света закончен во время t4', которое является временем, когда период Tdb прошел со времени t3, когда было закончено излучение света, в соответствии с расстоянием от устройства 1 измерения дальности до цели. В этом примере Tda<Tdb, и, таким образом, можно подразумевать, что цель, которая отразила сигнальный свет, представленный уровнем приема света Lr1, находится ближе к устройству 1 измерения дальности, чем цель, которая отразила сигнальный свет, представленный уровнем приема света Lr2. Кроме того, в этом примере Lrb<Lra, и, таким образом, можно подразумевать, что сигнальный свет, представленный уровнем приема света Lr1, вероятно, имеет более высокий коэффициент отражения, чем сигнальный свет, представленный уровнем приема света Lr2.[0081] The amount of light received by the photoelectric conversion device 11 in response to light emission by the light emitting device 21 is represented as Lra and Lrb. The waveform represented by the light reception level Lr1 indicates that the reception of light started at time t2, which is the time when the period Tda has passed since time t1, when the light emission was started, and that the reception of light is finished at time t4, which is the time, when the period Tda has elapsed from the time t3 when the light emission has been completed, in accordance with the distance from the distance measuring device 1 to the target. The waveform represented by the light reception level Lr2 indicates that the reception of light started at time t2 ′, which is the time when the period Tdb has passed from time t1 when light emission was started, and that the reception of light is completed at time t4 ′, which is the time when the period Tdb has passed from the time t3 when the light emission has been completed, in accordance with the distance from the distance measuring device 1 to the target. In this example, Tda <Tdb, and thus it can be implied that the target that reflected the signal light represented by the light reception level Lr1 is closer to the range measuring device 1 than the target that reflected the signal light represented by the light reception level Lr2 . Furthermore, in this example, Lrb <Lra, and thus, it can be assumed that the signal light represented by the light reception level Lr1 probably has a higher reflection coefficient than the signal light represented by the light reception level Lr2.

[0082] В период, когда устройство 11 фотоэлектрического преобразования принимает свет, излучаемый светоизлучающим устройством 21, количество света Lra и Lrb, принятого устройством 11 фотоэлектрического преобразования, включает в себя не только сигнальный свет 82, но также и окружающий свет 83, проиллюстрированный на фиг. 1А. Количество принятого окружающего света представлено как Lam. Для количества света Lra и Lrb количество света, полученное посредством вычитания Lam из него, соответствует сигнальному свету, имеющему фактическую информацию о расстоянии.[0082] At a time when the photoelectric conversion device 11 receives the light emitted by the light emitting device 21, the amount of light Lra and Lrb received by the photoelectric conversion device 11 includes not only the signal light 82, but also the ambient light 83 illustrated in FIG. . 1A. The amount of ambient light received is represented as Lam. For the amount of light Lra and Lrb, the amount of light obtained by subtracting Lam from it corresponds to a signal light having actual distance information.

[0083] Фиг. 4B иллюстрирует изменение во времени сигналов сброса RS1 и RS2 (прерывистая линия), сигнала выбора SL (сплошная линия), сигнала переноса TX1 (штрихпунктирная линия с одной точкой) и сигнала переноса TX2 (штрихпунктирная линия с двумя точками). Высокий уровень потенциала выше, чем низкий уровень потенциала, и средний уровень потенциала находится между высоким уровнем потенциала и низким уровнем потенциала. Каждый из высокого уровня потенциала, среднего уровня потенциала и низкого уровня потенциала может включать в себя потенциалы в некоторый диапазон. Например, средний уровень потенциала представляет собой потенциал в некотором диапазоне, включающем в себя нулевой потенциал (0 В). На фиг. 4B потенциал в позиции, в которой находится горизонтальная ось, представляющая время, соответствует среднему уровню потенциала. Относительно фиг. 4B описание для удобства будет дано в предположении, что транзисторы работают аналогично случаю, в котором уровень потенциала является высоким при переходном потенциале между средним уровнем потенциала и высоким уровнем потенциала (при повышении или при падении потенциала). Кроме того, описание будет дано в предположении, что транзисторы работают аналогично случаю, в котором уровень потенциала является низким при переходном потенциале между средним уровнем потенциала и низким уровнем потенциала (при повышении или при падении потенциала). Уровни потенциала, которые заставляют отдельные транзисторы включаться и выключаться, не обязательно являются одинаковыми и могут отличаться друг от друга.[0083] FIG. 4B illustrates the time variation of the reset signals RS1 and RS2 (dashed line), the select signal SL (solid line), the transfer signal TX1 (dash-dot line with one dot) and the transfer signal TX2 (dash-dot line with two dots). A high level of potential is higher than a low level of potential, and an average level of potential is between a high level of potential and a low level of potential. Each of a high level of potential, an average level of potential, and a low level of potential may include potentials in a certain range. For example, the average level of potential is a potential in a certain range including zero potential (0 V). In FIG. 4B, the potential at the position of the horizontal axis representing time corresponds to the average level of the potential. With respect to FIG. 4B, a description will be given for convenience on the assumption that the transistors operate similarly to the case in which the potential level is high at a transient potential between an average potential level and a high potential level (with increasing or decreasing potential). In addition, a description will be given on the assumption that the transistors operate similarly to the case in which the potential level is low with a transition potential between the average potential level and a low potential level (with increasing or decreasing potential). The potential levels that cause individual transistors to turn on and off are not necessarily the same and may differ from each other.

[0084] Сигналы сброса RS1 и RS2 находятся на высоком уровне потенциала в один и тот же период, но периоды, когда сигналы сброса RS1 и RS2 находятся на высоком уровне потенциала, могут отличаться друг от друга. Сигналы переноса TX1 и TX2 обычно представляют сбой прямоугольные волны или синусоидальные волны с одинаковым циклом, в котором положительный и отрицательный знаки противоположны. Циклы сигналов переноса TX1 и TX2 идентичны циклу Tcy, в котором светоизлучающее устройство 21 излучает свет. Однако циклы сигналов переноса могут немного отличаться от цикла излучения света, если допускается уменьшение точности измерения дальности.[0084] The reset signals RS1 and RS2 are at a high potential level in the same period, but the periods when the reset signals RS1 and RS2 are at a high potential level may differ from each other. TX1 and TX2 carry signals typically represent a square wave or sine wave with the same cycle in which the positive and negative signs are opposite. The cycles of the transfer signals TX1 and TX2 are identical to the cycle Tcy, in which the light emitting device 21 emits light. However, the cycles of the transfer signals may differ slightly from the cycle of light emission if a decrease in the accuracy of range measurement is allowed.

[0085] В период p1, когда сигналы сброса RS1 и RS2 имеют потенциале выше, чем средний уровень потенциала (обычно высокий уровень потенциала), транзисторы 313 и 314 сброса находятся во включенном состоянии. Со времени t1 до времени t10, который является периодом, когда сигналы сброса RS1 и RS2 имеют средний уровень потенциала, транзисторы 313 и 314 сброса находятся в выключенном состоянии. На фиг. 4А приведен пример в предположении, что сигналы сброса RS1 и RS2 одинаковы. В качестве альтернативы сигналы сброса RS1 и RS2 могут отличаться друг от друга в период, который не проиллюстрирован.[0085] In the period p1, when the reset signals RS1 and RS2 have a potential higher than the average potential level (usually a high potential level), the reset transistors 313 and 314 are on. From time t1 to time t10, which is the period when the reset signals RS1 and RS2 have an average potential level, the reset transistors 313 and 314 are in an off state. In FIG. 4A, an example is given under the assumption that the reset signals RS1 and RS2 are the same. Alternatively, the reset signals RS1 and RS2 may differ from each other in a period that is not illustrated.

[0086] В периоды p2, p3, p6 и p8, когда сигнал переноса TX1 имеет потенциал выше, чем средний уровень потенциала (обычно высокий уровень потенциала), участок 303 переноса находится во включенном состоянии, тогда как участок 306 переноса находится в выключенном состоянии. В периоды p4, p5, p7 и p9, когда сигнал переноса TX1 имеет потенциал ниже, чем средний уровень потенциала (обычно низкий уровень потенциала), участок 303 переноса находится в выключенном состоянии, тогда как участок 306 переноса находится во включенном состоянии. Период от момента, когда транзисторы 313 и 314 сброса изменяют включенное состояние на выключенное состояние, до момента, когда один из участков 303 и 306 переноса изменяет состояние на включенное состоянии, может быть максимально коротким.[0086] In periods p2, p3, p6 and p8, when the transfer signal TX1 has a potential higher than the average potential level (usually a high potential level), the transfer section 303 is in the on state, while the transfer section 306 is in the off state. In periods p4, p5, p7 and p9, when the transfer signal TX1 has a potential lower than the average potential level (usually a low potential level), the transfer section 303 is in the off state, while the transfer section 306 is in the on state. The period from the moment when the reset transistors 313 and 314 change the on state to the off state, until the moment when one of the transfer sections 303 and 306 changes the state to the on state, can be as short as possible.

[0087] В периоды p2, p3, p6 и p8, когда сигнал переноса TX2 имеет потенциал ниже, чем средний уровень потенциала (обычно низкий уровень потенциала), участок 305 переноса находится во включенном состоянии, тогда как участок 304 переноса находится в выключенном состоянии. В периоды p4, p5, p7 и p9, когда сигнал переноса TX2 имеет потенциал выше, чем средний уровень потенциала (обычно высокий уровень потенциала), участок 305 переноса находится в выключенном состоянии, тогда как участок 304 переноса находится во включенном состоянии. Период от момента, когда транзисторы 313 и 314 сброса изменяют включенное состояние на выключенное состояние, до момента, когда один из участков 304 и 305 переноса изменяет состояние на включенное состояние, может быть максимально коротким.[0087] In periods p2, p3, p6 and p8, when the TX2 transfer signal has a potential lower than the average potential level (usually a low potential level), the transfer section 305 is on, while the transfer section 304 is off. In periods p4, p5, p7 and p9, when the TX2 transfer signal has a potential higher than the average potential level (usually a high potential level), the transfer section 305 is in the off state, while the transfer section 304 is in the on state. The period from the moment when the reset transistors 313 and 314 change the on state to the off state until the moment when one of the transfer sections 304 and 305 changes the state to the on state can be as short as possible.

[0088] В период (или во время), когда сигнал переноса TX1 имеет средний уровень потенциала, участки 303 и 306 переноса находятся в выключенном состоянии. В период (или во время), когда сигнал переноса TX2 имеет средний уровень потенциала, участки 304 и 305 переноса находятся в выключенном состоянии. Средний уровень потенциала определен в соответствии с характеристиками участков 303, 304, 305 и 306 переноса, как описано выше.[0088] During the period (or during) when the transfer signal TX1 has an average potential level, the transfer sections 303 and 306 are in the off state. During the period (or during) when the transfer signal TX2 has an average potential level, the transfer sections 304 and 305 are in the off state. The average potential level is determined in accordance with the characteristics of the transfer sections 303, 304, 305 and 306, as described above.

[0089] Фиг. 4C иллюстрирует изменение потенциала в узле 220 обнаружения. Изменение потенциала S1 представляет изменение потенциала в соответствии с уровнем приема света Lr1, и изменение потенциала S2 представляет изменение потенциала в соответствии с уровнем приема света Lr2.[0089] FIG. 4C illustrates a potential change in the detection unit 220. A change in potential S1 represents a change in potential in accordance with the light reception level Lr1, and a change in potential S2 represents a change in potential in accordance with the light reception level Lr2.

[0090] В период p1 потенциалы в узлах 207 и 210 сбора и в узле 220 обнаружения устанавливаются равными потенциалам, соответствующим потенциалу сброса VS1 (потенциалы VS11 и VS12) посредством участка 413 подачи потенциала сброса.[0090] During the period p1, the potentials in the collection nodes 207 and 210 and in the detection section 220 are set equal to the potentials corresponding to the reset potential VS1 (potentials VS11 and VS12) by the reset potential supply portion 413.

[0091] В период p2 электроны, сформированные участком 301 фотоэлектрического преобразования в соответствии с количеством света Lam окружающего света 83, переносятся в конденсаторный участок 307. Когда электроны формированы участком 301 фотоэлектрического преобразования, потенциал на катоде 201 становится выше, чем потенциал на аноде 211. Если потенциал на аноде 211 представляет собой, например, VF1=-2 В, потенциал на катоде 201 составляет приблизительно -1 В. Потенциал сброса VS1 делает потенциал в узле 207 сбора выше, чем потенциал на аноде 211 (VF1<VS1). Таким образом, когда участок 303 переноса находится во включенном состоянии, электроны, которые были сформированы, быстро перемещаются в узел 207 сбора, в котором потенциал выше, чем на катоде 201. В соответствии с переносом электронов потенциал в узле 220 обнаружения, соединенном с узлом 207 сбора, уменьшается.[0091] In the period p2, the electrons generated by the photoelectric conversion section 301 in accordance with the amount of light Lam of the ambient light 83 are transferred to the capacitor section 307. When the electrons are formed by the photoelectric conversion section 301, the potential at the cathode 201 becomes higher than the potential at the anode 211. If the potential at the anode 211 is, for example, VF1 = −2 V, the potential at the cathode 201 is approximately −1 V. The discharge potential VS1 makes the potential at the collecting unit 207 higher than the potential at the anode 211 (VF1 <VS1). Thus, when the transfer portion 303 is on, the electrons that have been formed quickly move to the collecting portion 207, in which the potential is higher than on the cathode 201. According to the electron transfer, the potential in the detection portion 220 connected to the portion 207 collection decreases.

[0092] В период p3 электроны, сформированные участком 301 фотоэлектрического преобразования в соответствии с количеством света Lra, включающим в себя сигнальный свет 82, которое больше, чем количество Lam окружающего света 83, переносятся в конденсаторный участок 307. В соответствии с переносом электронов потенциал в узле 220 обнаружения, соединенном с узлом 207 сбора, уменьшается с градиентом больше, чем в период p2. Это вызвано тем, что количество принятого света в единицу времени увеличивается на количество сигнального света 82.[0092] In the period p3, the electrons generated by the photoelectric conversion section 301 in accordance with the amount of light Lra including the signal light 82, which is larger than the amount Lam of ambient light 83, is transferred to the capacitor section 307. According to the electron transfer, the potential in the detection unit 220 connected to the collection unit 207 decreases with a gradient more than in the period p2. This is because the amount of received light per unit time increases by the amount of signal light 82.

[0093] В период p4 дырки, сформированные участком 302 фотоэлектрического преобразования в соответствии с количеством света Lra, включающим в себя сигнальный свет 82, которое больше, чем количество Lam окружающего света 83, переносятся в конденсаторный участок 310. В соответствии с переносом дырок потенциал в узле 220 обнаружения, соединенном с узлом 210 сбора, увеличивается.[0093] In the period p4, the holes formed by the photoelectric conversion section 302 in accordance with the amount of light Lra including the signal light 82, which is larger than the amount Lam of ambient light 83, is transferred to the capacitor section 310. According to the hole transfer, the potential in the detection unit 220 connected to the collection unit 210 increases.

[0094] В периоды p2 и p3 участок 305 переноса находится во включенном состоянии. Таким образом, дырки, сформированные участком 302 фотоэлектрического преобразования в периоды p2 и p3, переносятся в конденсаторный участок 309 в периоды p2 и p3. Таким образом, среди дырок, перенесенных в конденсаторный участок 310, после того, как участок 306 переноса включен во время t3, например, в период p4, количество дырок, сформированных участком 302 фотоэлектрического преобразования в период p4, больше, чем количество дырок, сформированных участком 302 фотоэлектрического преобразования в периоды p2 и p3. В идеальном случае дырки, сформированные участком 302 фотоэлектрического преобразования в периоды p2 и p3, не переносятся в конденсаторный участок 310 в период p4.[0094] In periods p2 and p3, the transfer portion 305 is in an on state. Thus, the holes formed by the photoelectric conversion section 302 in periods p2 and p3 are transferred to the capacitor section 309 in periods p2 and p3. Thus, among the holes transferred to the capacitor section 310, after the transfer section 306 is turned on at time t3, for example, in the period p4, the number of holes formed by the photoelectric conversion section 302 in the period p4 is greater than the number of holes formed in the section 302 photovoltaic conversion in periods p2 and p3. Ideally, holes formed by the photoelectric conversion section 302 in periods p2 and p3 are not transferred to the capacitor section 310 in the period p4.

[0095] В период p5 дырки, сформированные участком 302 фотоэлектрического преобразования в соответствии с количеством Lam окружающего света 83, переносятся в конденсаторный участок 310. В соответствии с переносом дырок потенциала в узле 220 обнаружения, соединенном с узлом 210 сбора, увеличивается.[0095] In the period p5, the holes formed by the photoelectric conversion section 302 in accordance with the ambient light quantity Lam 83 are transferred to the capacitor section 310. In accordance with the transfer of the potential holes in the detection section 220 connected to the collecting section 210, increases.

[0096] Такая же операция повторяется в периоды p6, p7, p8 и p9. В периоды p4 и p5 участок 304 переноса находится во включенном состоянии. Таким образом, электроны, сформированные участком 301 фотоэлектрического преобразования в периоды p4 и p5, переносятся в конденсаторный участок 308 в периоды p4 и p5. Таким образом, среди электронов, перенесенных в конденсаторный участок 307, после того, как участок 303 переноса включен во время t5, например, в период p6, количество электронов, сформированных участком 301 фотоэлектрического преобразования в период p6, больше, чем количество электронов, сформированных участком 301 фотоэлектрического преобразования в периоды p4 и p5. В идеальном случае электроны, сформированные участком 301 фотоэлектрического преобразования в периоды p4 и p5, не переносятся в конденсаторный участок 307 в период p6.[0096] The same operation is repeated in periods p6, p7, p8 and p9. In periods p4 and p5, the transfer portion 304 is in an on state. Thus, the electrons formed by the photoelectric conversion section 301 in periods p4 and p5 are transferred to the capacitor section 308 in periods p4 and p5. Thus, among the electrons transferred to the capacitor section 307, after the transfer section 303 is turned on at time t5, for example, in the period p6, the number of electrons generated by the photoelectric conversion section 301 in the period p6 is greater than the number of electrons formed by the section 301 photovoltaic conversion in periods p4 and p5. Ideally, the electrons formed by the photoelectric conversion section 301 in periods p4 and p5 are not transferred to the capacitor section 307 in period p6.

[0097] При помощи такого цикла Tcy, повторяемого несколько раз, может быть получен сигнал, подходящий для измерения дальности, из которого был удален компонент окружающего света 83, и в который включен компонент сигнального света 82.[0097] By using such a Tcy loop repeated several times, a signal suitable for measuring a range can be obtained from which the ambient light component 83 has been removed and into which the signal light component 82 has been included.

[0098] Относительно уровня приема света Lr1 время задержки Tda составляет менее чем четверть цикла Tcy (Tda<Tcy/4). Таким образом, в потенциале в узле 220 обнаружения эффективно преобладают электроны, перенесенные в период p3, и потенциал в узле 220 обнаружения становится ниже, чем потенциал сброса VS1 (абсолютное значение увеличивается). Если время задержки Tdb составляет четверть цикла Tcy, как в уровне приема света Lr2 (Tdb=Tcy/4), количество электронов и количество дырок, перенесенных в узлы 207 и 210 сбора в пределах одного цикла Tcy, равны друг другу, и, таким образом, потенциал в узле 220 обнаружения равен потенциалу сброса VS1. Если время задержки Tda>Tcy/4, в потенциале в узле 220 обнаружения эффективно преобладают дырки, перенесенные в период p4, и потенциал в узле 220 обнаружения становится выше, чем потенциал сброса VS1 (абсолютное значение увеличивается).[0098] Regarding the light reception level Lr1, the delay time Tda is less than a quarter of the cycle Tcy (Tda <Tcy / 4). Thus, electrons transferred during the period p3 effectively dominate in the potential in the detection unit 220, and the potential in the detection unit 220 becomes lower than the reset potential VS1 (the absolute value increases). If the delay time Tdb is a quarter of the Tcy cycle, as in the light reception level Lr2 (Tdb = Tcy / 4), the number of electrons and the number of holes transferred to the collection nodes 207 and 210 within the same Tcy cycle are equal to each other, and thus , the potential at the detection unit 220 is equal to the reset potential VS1. If the delay time Tda> Tcy / 4, the holes transferred during the period p4 effectively prevail in the potential in the detection unit 220, and the potential in the detection node 220 becomes higher than the reset potential VS1 (the absolute value increases).

[0099] При этом период включения и период выключения светоизлучающего устройства 21 в одном цикле Tcy равны друг другу, но период включения и период выключения могут отличаться друг от друга. Если период включения и период выключения отличаются друг от друга, выходной сигнал из участка 315 формирования сигнала может быть скорректирован на основе разности между периодом включения и периодом выключения. Кроме того, хотя период включения и период выключения затвора переноса в одном цикле Tcy здесь равны друг другу, период включения и период выключения могут отличаться друг от друга. Если период включения и период выключения отличаются друг от друга, выходной сигнал из участка 315 формирования сигнала может быть скорректирован на основе разности между периодом включения и периодом выключения.[0099] In this case, the on period and the off period of the light emitting device 21 in one cycle Tcy are equal to each other, but the on period and the off period may be different from each other. If the on period and the off period are different from each other, the output signal from the signal generating portion 315 can be adjusted based on the difference between the on period and the off period. In addition, although the on-period and the shutter-off period of the transfer shutter in the same Tcy cycle here are equal to each other, the on-period and the off-period may be different from each other. If the on period and the off period are different from each other, the output signal from the signal generating portion 315 can be adjusted based on the difference between the on period and the off period.

[00100] Будет количественно описан потенциал, который появляется в узле 220 обнаружения. Среди электронов, служащих в качестве сигнального заряда, компонент, полученный из окружающего света 83, представлен как (-N), и компонент, полученный из сигнального света 82, представлен как (-S). Среди дырок, служащих в качестве сигнального заряда, компонент, полученный из окружающего света 83, представлен как (+N), и компонент, полученный из сигнального света 82, представлен как (+S). Коэффициент, пропорциональный продолжительности периода p2, представлен как a, коэффициент, пропорциональный продолжительности периода p3, представлен как b, коэффициент, пропорциональный продолжительности периода p4, представлен как c, и коэффициент, пропорциональный продолжительности периода p5, представлен как d.[00100] A potential that appears in the detection unit 220 will be quantified. Among the electrons serving as the signal charge, the component obtained from the ambient light 83 is represented as (-N), and the component obtained from the signal light 82 is represented as (-S). Among the holes serving as a signal charge, a component obtained from ambient light 83 is represented as (+ N), and a component obtained from signal light 82 is represented as (+ S). A coefficient proportional to the duration of the period p2 is represented as a, a coefficient proportional to the duration of the period p3 is presented as b, a coefficient proportional to the duration of the period p4 is presented as c, and a coefficient proportional to the duration of the period p5 is presented as d.

[00101] Сначала, в предположении, что в узле 220 обнаружения не происходит рекомбинация электронов и дырок, вычислены количества заряда в узлах 207 и 210 сбора. Увеличение количества заряда в узле 207 сбора в период p2 выражено как a×(-N), и количество заряда в узле 207 сбора во время t2 выражено как a×(-N). С другой стороны, увеличение количества заряда в узле 210 сбора в период p2 составляет 0, и количество заряда в узле 210 сбора во время t2 равно 0. Увеличение количества заряда в узле 207 сбора в период p3 выражено как b×(-N-S), и количество заряда в узле 207 сбора во время t3 выражено как а×(-N)+b×(-N-S). С другой стороны, увеличение количества заряда в узле 210 сбора в период p3 составляет 0, и количество заряда в узле 210 сбора во время t3 равно 0. Увеличение количества заряда в узле 207 сбора в период p4 составляет 0, и количество заряда в узле 207 сбора во время t4 выражено как a×(-N)+b×(-N-S). Увеличение количества заряда в узле 210 сбора в период p4 выражено как c×(+N+S), и количество заряда в узле 210 сбора во время t4 выражено как c×(+N+S). Увеличение количества заряда в узле 207 сбора в период p5 составляет 0, и количество заряда в узле 207 сбора во время t5 выражено как a×(-N)+b×(-N-S). С другой стороны, увеличение количества заряда в узле 210 сбора в период p5 выражено как d×(+N), и количество заряда в узле 210 сбора во время t5 выражено как c×(+N+S)+d×(+N).[00101] First, under the assumption that the recombination of electrons and holes does not occur in the detection unit 220, the charge quantities in the collection nodes 207 and 210 are calculated. The increase in the amount of charge in the collection unit 207 during the period p2 is expressed as a × (-N), and the amount of charge in the collection unit 207 during the time t2 is expressed as a × (-N). On the other hand, the increase in the amount of charge in the collection unit 210 in the period p2 is 0, and the amount of charge in the collection unit 210 during t2 is 0. The increase in the amount of charge in the collection unit 207 in the period p3 is expressed as b × (−NS), and the amount of charge in the collection node 207 at time t3 is expressed as a × (-N) + b × (-NS). On the other hand, the increase in the amount of charge in the collection unit 210 in the period p3 is 0, and the amount of charge in the collection unit 210 during t3 is 0. The increase in the amount of charge in the collection unit 207 in the period p4 is 0, and the amount of charge in the collection unit 207 at time t4 expressed as a × (-N) + b × (-NS). The increase in the amount of charge in the collection unit 210 during the period p4 is expressed as c × (+ N + S), and the amount of charge in the collection unit 210 during p4 is expressed as c × (+ N + S). The increase in the amount of charge in the collection unit 207 during the period p5 is 0, and the amount of charge in the collection unit 207 during t5 is expressed as a × (-N) + b × (-N-S). On the other hand, an increase in the amount of charge in the collection unit 210 during the period p5 is expressed as d × (+ N), and the amount of charge in the collection unit 210 during the time t5 is expressed as c × (+ N + S) + d × (+ N) .

[00102] Фактическое количество заряда в узле 220 обнаружения во время t5 соответствует количеству заряда, полученному посредством вычитания электронов и дырок, которое выражено следующим выражением: a×(-N)+b×(-N-S)+c×(+N+S)+d×(+N)=(a+b)×(-N)+(c+d)×(+N)+b×(-S)+c×(+S)=((c+d)-(a+b))×N+(c-b)×S. В период со времени t1 до времени t5, если окружающий свет 83 является постоянным, и если периоды, когда участки 303 и 306 переноса находятся комплементарно во включенном состоянии, являются одинаковыми, удовлетворено выражение (c+d)-(a+b)=0. Таким образом, понятно, что потенциал, который появляется в узле 220 обнаружения во время t5, получен как сигнал, который равен (c-b)×S, из которого была удалена по меньшей мере часть компонента окружающего света 83, и который указывает только компонент сигнального света 82.[00102] The actual amount of charge in the detection unit 220 at time t5 corresponds to the amount of charge obtained by subtracting electrons and holes, which is expressed by the following expression: a × (-N) + b × (-NS) + c × (+ N + S ) + d × (+ N) = (a + b) × (-N) + (c + d) × (+ N) + b × (-S) + c × (+ S) = ((c + d ) - (a + b)) × N + (cb) × S. Between time t1 and time t5, if the ambient light 83 is constant, and if the periods when the transfer portions 303 and 306 are complementary in the on state are the same, the expression (c + d) - (a + b) = 0 is satisfied . Thus, it is understood that the potential that appears at the detection unit 220 at time t5 is obtained as a signal that is (cb) × S, from which at least a portion of the ambient light component 83 has been removed, and which indicates only the signal light component 82.

[00103] Фиги. 5А-5D демонстрируют иллюстративную схему расположения компонентов ячейки 111 фотоэлектрического преобразования. Фиг. 5А является схематическим видом сверху ячейки 111 фотоэлектрического преобразования. Фиг. 5B является схематическим поперечным сечением по линии VB-VB на фиг. 5А, фиг. 5C является схематическим поперечным сечением по линии VC-VC на фиг. 5А, и фиг. 5D является схематическим поперечным сечением по линии VD-VD на фиг. 5 А.[00103] Figs. 5A-5D show an illustrative arrangement of components of a photoelectric conversion cell 111. FIG. 5A is a schematic top view of a photoelectric conversion cell 111. FIG. 5B is a schematic cross section taken along line VB-VB in FIG. 5A, FIG. 5C is a schematic cross section taken along line VC-VC in FIG. 5A, and FIG. 5D is a schematic cross section along the line VD-VD in FIG. 5 A.

[00104] Полупроводниковая подложка 100 снабжена полупроводниковой областью 511 p-типа, служащей в качестве кармана p-типа, и полупроводниковой областью 512 n-типа, служащей в качестве кармана n-типа. Например, полупроводниковая область 512 n-типа представляет собой эпитаксиальный слой n-типа, тогда как полупроводниковая область 511 p-типа представляет собой область диффузии примеси p-типа, сформированную посредством ионного легирования примесью p-типа эпитаксиального слоя n-типа. Множество участков, составляющих одну полупроводниковую область, то есть, каждую из полупроводниковых областей 511 и 512, имеют один и тот же тип проводимости и непрерывны по отношению друг к другу. При этом множество участков - это участки, позиции которых по меньшей мере в любом из направлений X, Y и Z отличаются. Множество участков, составляющих каждую из полупроводниковых областей 511 и 512, могут иметь разные концентрации примеси. Например, полупроводниковая область 511 p-типа может иметь концентрацию примеси, которая отклоняется в направлении глубины (в направлении Z) полупроводниковой подложки 100.[00104] The semiconductor substrate 100 is provided with a p-type semiconductor region 511 serving as a p-type pocket, and an n-type semiconductor region 512 serving as an n-type pocket. For example, n-type semiconductor region 512 is an n-type epitaxial layer, while p-type semiconductor region 511 is a p-type impurity diffusion region formed by ion doping with an p-type impurity of an n-type epitaxial layer. Many plots comprising one semiconductor region, that is, each of the semiconductor regions 511 and 512, have the same type of conductivity and are continuous with respect to each other. At the same time, many sections are areas whose positions in at least any of the directions X, Y and Z differ. The plurality of regions constituting each of the semiconductor regions 511 and 512 may have different impurity concentrations. For example, the p-type semiconductor region 511 may have an impurity concentration that deviates in the depth direction (Z direction) of the semiconductor substrate 100.

[00105] В ячейке 111 фотоэлектрического преобразования участок 301 фотоэлектрического преобразования и участок 302 фотоэлектрического преобразования размещены вдоль передней поверхности 1000 полупроводниковой подложки 100. Направление, в котором размещены участки 301 и 302 фотоэлектрического преобразования, является направлением X, направление, параллельное передней поверхности 1000 и вертикальное по отношению к направлению X, является направлением Y, и направление, вертикальное по отношению к передней поверхности 1000, является направлением Z.[00105] In the photoelectric conversion cell 111, the photoelectric conversion section 301 and the photoelectric conversion section 302 are arranged along the front surface 1000 of the semiconductor substrate 100. The direction in which the photoelectric conversion sections 301 and 302 are located is the X direction, the direction parallel to the front surface 1000 and vertical with respect to the X direction, is the Y direction, and the direction vertical with respect to the front surface 1000 is the Z direction.

[00106] Как структура, отличающаяся от проиллюстрированной на фиг. 5А-5D, участки 301 и 302 фотоэлектрического преобразования могут быть размещены в направлении Z. Таким образом, один из участков 301 и 302 фотоэлектрического преобразования может быть расположен в позиции в полупроводниковой подложке 100 глубже, чем другой. Например, катод (полупроводниковая область n-типа) участка 301 фотоэлектрического преобразования и анод (полупроводниковая область p-типа) участка 302 фотоэлектрического преобразования расположены в направлении Z от передней поверхности 1000. Кроме того, анод (полупроводниковая область p-типа) участка 301 фотоэлектрического преобразования и катод (полупроводниковая область n-типа) участка 302 фотоэлектрического преобразования расположены между ними, чтобы достигнуть изоляции p-n-перехода. При помощи полупроводниковой области p-типа, служащей в качестве тракта перемещения заряда, который соединен с анодом участка 302 фотоэлектрического преобразования, простирающегося по направлению к передней поверхности 1000, сигнальный заряд участка 302 фотоэлектрического преобразования, расположенного в глубокой позиции, может быть собран через тракт перемещения заряда. Однако в этом случае количество света, подвергнутого фотоэлектрическому преобразованию посредством участка фотоэлектрического преобразования в более мелкой позиции, отличается от количества света, подвергнутого фотоэлектрическому преобразованию посредством участка фотоэлектрического преобразования в более глубокой позиции, и в соответствии с этим возникает большое различие количества сигнального заряда, который будет формирован. Это вызвано тем, что свет поглощается полупроводниковой подложкой 100 и ослабляется. Таким образом, в целях уменьшения различия количества принятого света между участками 301 и 302 фотоэлектрического преобразования участки 301 и 302 фотоэлектрического преобразования могут быть размещены вдоль передней поверхности 1000 полупроводниковой подложки 100.[00106] As a structure different from that illustrated in FIG. 5A-5D, the photoelectric conversion sections 301 and 302 can be arranged in the Z direction. Thus, one of the photoelectric conversion sections 301 and 302 can be positioned deeper in the semiconductor substrate 100 than the other. For example, the cathode (n-type semiconductor region) of the photoelectric conversion section 301 and the anode (p-type semiconductor region) of the photoelectric conversion section 302 are located in the Z direction from the front surface 1000. In addition, the anode (p-type semiconductor region) of the photoelectric section 301 the transformations and the cathode (n-type semiconductor region) of the photoelectric conversion section 302 are disposed between them to achieve pn junction isolation. Using a p-type semiconductor region serving as a charge transfer path that is connected to the anode of the photoelectric conversion section 302 extending toward the front surface 1000, the signal charge of the photoelectric conversion section 302 located in a deep position can be collected via the movement path charge. However, in this case, the amount of light subjected to photoelectric conversion by the photoelectric conversion section in a finer position is different from the amount of light subjected to photoelectric conversion by the photoelectric conversion section in a deeper position, and accordingly there is a large difference in the amount of signal charge that will be formed. This is because light is absorbed by the semiconductor substrate 100 and attenuated. Thus, in order to reduce the difference in the amount of received light between the photoelectric conversion sections 301 and 302, the photoelectric conversion sections 301 and 302 can be arranged along the front surface 1000 of the semiconductor substrate 100.

[00107] На фиг. 5А-5D жирные линии представляют локальные соединительные линии, обеспеченные в ячейке 111 фотоэлектрического преобразования. Круги представляют позиции контактных участков, которые используются, чтобы установить соединение между полупроводниковой подложкой 100 и локальными соединительными линиями или глобальными соединительными линиями (не проиллюстрированы), такими как соединительные линии 120 строк и соединительные линии 130 столбцов, описанные выше со ссылкой на фиг. 1B. В типичном контактном участке контактная перемычка и полупроводниковая подложка 100 соединяются друг с другом. Здесь локальная соединительная линия - это соединительная линия для электрического соединения элементов в ячейке 111 фотоэлектрического преобразования друг с другом. С другой стороны, глобальная соединительная линия - это соединительная линия для соединения ячеек 111 фотоэлектрического преобразования друг с другом или соединения ячеек 111 фотоэлектрического преобразования со схемой вне массива 110 ячеек. Соединительные линии 120 строк и соединительные линии 130 столбцов, описанные выше со ссылкой на фиг. 1B, являются типичными глобальными соединительными линиями. Соединительная линия представляет собой элемент, составленный из проводника для установления электрического соединения. В контактном участке для установления соединения с полупроводниковой областью часть полупроводниковой области, соединенной с проводником, таким как контактная перемычка, является областью с примесью высокой концентрации по сравнению с другой частью, и тем самым может быть обеспечено благоприятное электрическое соединение.[00107] In FIG. 5A-5D, thick lines represent local connecting lines provided in the photoelectric conversion cell 111. The circles represent the positions of the contact areas that are used to establish the connection between the semiconductor substrate 100 and the local connecting lines or global connecting lines (not illustrated), such as connecting lines 120 rows and connecting lines 130 columns described above with reference to FIG. 1B. In a typical contact region, the contact jumper and the semiconductor substrate 100 are connected to each other. Here, the local connecting line is a connecting line for electrically connecting the elements in the photoelectric conversion cell 111 to each other. On the other hand, the global connecting line is a connecting line for connecting the cells 111 of the photoelectric conversion with each other or connecting the cells 111 of the photoelectric conversion with a circuit outside the array 110 cells. Column connecting lines 120 and column connecting lines 130 described above with reference to FIG. 1B are typical global trunks. A connecting line is an element made up of a conductor to establish an electrical connection. In the contact portion for establishing a connection with the semiconductor region, a portion of the semiconductor region connected to the conductor, such as a contact jumper, is a region with a high concentration of impurity compared to the other part, and thus a favorable electrical connection can be provided.

[00108] Как проиллюстрировано на фиг. 5B, в направлении Y полупроводниковая область 507 n-типа, электрод 503 затвора переноса, полупроводниковая область 501 n-типа, электрод 504 затвора переноса и полупроводниковая область 508 n-типа размещены в таком порядке вдоль линии VB-VB.[00108] As illustrated in FIG. 5B, in the Y direction, the n-type semiconductor region 507, the transfer gate electrode 503, the n-type semiconductor region 501, the transfer gate electrode 504, and the n-type semiconductor region 508 are arranged in this order along the line VB-VB.

[00109] Как проиллюстрировано на фиг. 5C, в направлении Y полупроводниковая область 510 p-типа, электрод 505 затвора переноса, полупроводниковая область 502 p-типа, электрод 506 затвора переноса и полупроводниковая область 509 p-типа размещены в таком порядке вдоль линии VC-VC.[00109] As illustrated in FIG. 5C, in the Y direction, the p-type semiconductor region 510, the transfer gate electrode 505, the p-type semiconductor region 502, the transfer gate electrode 506, and the p-type semiconductor region 509 are arranged in this order along the VC-VC line.

[00110] Как проиллюстрировано на фиг. 5А, в направлении X электрод 513 затвора транзистора 313 сброса, электрод 514 затвора транзистора 314 сброса, электрод 515 затвора транзистора усиления и электрод 516 затвора транзистора 316 выбора размещены в таком порядке. Электрод 515 затвора транзистора усиления, образующий участок 315 формирования сигнала, служит в качестве входного узла участка 315 формирования сигнала и соединен с узлом 220 обнаружения непосредственно или через электрический низкочастотный фильтр 433.[00110] As illustrated in FIG. 5A, in the X direction, the gate electrode 513 of the reset transistor 313, the gate electrode 514 of the reset transistor 314, the gate electrode 515 of the gain transistor and the gate electrode 516 of the select transistor 316 are arranged in this order. The gate electrode 515 of the gain transistor forming the signal generating portion 315 serves as an input node of the signal shaping portion 315 and is connected to the detection portion 220 directly or through an electric low-pass filter 433.

[00111] Полупроводниковая область 507 n-типа является частью конденсаторного участка 307 и составляет узел 207 сбора. Другими словами, полупроводниковая область 507 n-типа является первой плавающей диффузионной областью. Полупроводниковая область 511 формирует p-n-переход вместе с полупроводниковой областью 507, и полупроводниковая область 511 составляет опорный узел 217 конденсаторного участка 307.[00111] The n-type semiconductor region 507 is part of the capacitor section 307 and constitutes a collection unit 207. In other words, the n-type semiconductor region 507 is the first floating diffusion region. The semiconductor region 511 forms a pn junction together with the semiconductor region 507, and the semiconductor region 511 constitutes the reference assembly 217 of the capacitor section 307.

[00112] Полупроводниковая область 510 p-типа является частью конденсаторного участка 310 и составляет узел 210 сбора. Другими словами, полупроводниковая область 510 p-типа является второй плавающей диффузионной областью. Полупроводниковая область 512 формирует p-n-переход вместе с полупроводниковой областью 510, и полупроводниковая область 512 составляет опорный узел 200 конденсаторного участка 310.[00112] The p-type semiconductor region 510 is part of the capacitor section 310 and constitutes a collection unit 210. In other words, the p-type semiconductor region 510 is the second floating diffusion region. The semiconductor region 512 forms a pn junction together with the semiconductor region 510, and the semiconductor region 512 constitutes the reference assembly 200 of the capacitor section 310.

[00113] Полупроводниковая область 501 n-типа является частью участка 301 фотоэлектрического преобразования и составляет катод 201 фотодиода. Полупроводниковая область 501 формирует p-n-переход вместе с полупроводниковой областью 511, и полупроводниковая область 511 составляет анод 211 фотодиода. Концентрация примеси полупроводниковой области 501 n-типа может быть достаточно низкой, и она может быть обеднена при контактной разности потенциалов. В соответствии с этим в электронно-дырочных парах, сформированных участком 301 фотоэлектрического преобразования, электроны, сформированные как сигнальный заряд, будут с меньшей вероятностью накапливаться в участке 301 фотоэлектрического преобразования. В результате эффективность переноса электронов из участка 301 фотоэлектрического преобразования в полупроводниковую область 507 увеличивается. Кроме того, электроны, сформированные на основе света, могут быть полностью перенесены в полупроводниковую область 507, и шум, вызванный низкой эффективностью переноса, может быть уменьшен. Дырки, не используемые в качестве сигнального заряда в участке 301 фотоэлектрического преобразования, разряжаются через полупроводниковую область 511 p-типа. Область передней поверхности, которая является полупроводниковой областью p-типа, обеспечена между полупроводниковой областью 501 n-типа и передней поверхностью 1000 полупроводниковой подложки 100, и полупроводниковая область 501 n-типа расположена в стороне от передней поверхности 1000. В соответствии с этим участок 301 фотоэлектрического преобразования служит в качестве фотодиода с углубленным переходом. На фиг. 5А-5D полупроводниковая область p-типа, служащая в качестве области передней поверхности, интегрирована с полупроводниковой областью 511 p-типа.[00113] The n-type semiconductor region 501 is part of the photoelectric conversion section 301 and constitutes the photodiode cathode 201. The semiconductor region 501 forms a pn junction together with the semiconductor region 511, and the semiconductor region 511 constitutes the anode 211 of the photodiode. The concentration of the impurity of the n-type semiconductor region 501 can be quite low, and it can be depleted at the contact potential difference. Accordingly, in the electron-hole pairs formed by the photoelectric conversion section 301, electrons formed as a signal charge will be less likely to accumulate in the photoelectric conversion section 301. As a result, the electron transfer efficiency from the photoelectric conversion section 301 to the semiconductor region 507 is increased. In addition, electrons formed on the basis of light can be completely transferred to the semiconductor region 507, and noise caused by low transfer efficiency can be reduced. Holes not used as a signal charge in the photoelectric conversion section 301 are discharged through the p-type semiconductor region 511. A front surface region, which is a p-type semiconductor region, is provided between the n-type semiconductor region 501 and the front surface 1000 of the semiconductor substrate 100, and the n-type semiconductor region 501 is located away from the front surface 1000. Accordingly, the photoelectric section 301 conversion serves as a photodiode with in-depth transition. In FIG. 5A-5D, a p-type semiconductor region serving as a front surface region is integrated with a p-type semiconductor region 511.

[00114] Полупроводниковая область 502 p-типа является частью участка 302 фотоэлектрического преобразования и составляет анод 202 фотодиода. Полупроводниковая область 502 формирует p-n-переход вместе с полупроводниковой областью 512, и полупроводниковая область 512 составляет катод 212 фотодиода. Концентрация примеси полупроводниковой области 502 p-типа может быть достаточно низкой, и она может быть обеднена при контактной разности потенциалов. В соответствии с этим в электронно-дырочных парах, сформированных участком 302 фотоэлектрического преобразования, дырки, сформированные как сигнальный заряд, будут с меньшей вероятностью накапливаться в участке 302 фотоэлектрического преобразования. В результате эффективность переноса дырок из участка 302 фотоэлектрического преобразования в полупроводниковую область 510 увеличивается. Кроме того, дырки, сформированные на основе света, могут быть полностью перенесены в полупроводниковую область 510, и шум, вызванный низкой эффективностью переноса, может быть уменьшен. Электроны, не используемые в качестве сигнального заряда в участке 302 фотоэлектрического преобразования, разряжаются через полупроводниковую область 511 p-типа. Область передней поверхности, которая является полупроводниковой областью n-типа, обеспечена между полупроводниковой областью 502 p-типа и передней поверхностью 1000 полупроводниковой подложки 100, и полупроводниковая область 502 p-типа расположена в стороне от передней поверхности 1000. В соответствии с этим участок 302 фотоэлектрического преобразования служит в качестве фотодиода с углубленным переходом. На фиг. 5А-5D полупроводниковая область n-типа, служащая в качестве области передней поверхности, интегрирована с полупроводниковой областью 512 n-типа.[00114] The p-type semiconductor region 502 is part of the photoelectric conversion section 302 and constitutes the anode 202 of the photodiode. The semiconductor region 502 forms a pn junction together with the semiconductor region 512, and the semiconductor region 512 constitutes the photodiode cathode 212. The impurity concentration of the p-type semiconductor region 502 can be quite low, and it can be depleted at the contact potential difference. Accordingly, in electron-hole pairs formed by the photoelectric conversion section 302, holes formed as a signal charge will be less likely to accumulate in the photoelectric conversion section 302. As a result, the efficiency of hole transfer from the photoelectric conversion section 302 to the semiconductor region 510 increases. In addition, holes formed on the basis of light can be completely transferred to the semiconductor region 510, and noise caused by low transfer efficiency can be reduced. Electrons not used as a signal charge in the photoelectric conversion section 302 are discharged through a p-type semiconductor region 511. A front surface region, which is an n-type semiconductor region, is provided between the p-type semiconductor region 502 and the front surface 1000 of the semiconductor substrate 100, and the p-type semiconductor region 502 is located away from the front surface 1000. Accordingly, the photoelectric section 302 conversion serves as a photodiode with in-depth transition. In FIG. 5A-5D, an n-type semiconductor region serving as a front surface region is integrated with an n-type semiconductor region 512.

[00115] Полупроводниковая область 508 n-типа формирует p-n-переход вместе с полупроводниковой областью 511. Полупроводниковая область 508 является частью конденсаторного участка 308 и составляет узел 208 сбора. Полупроводниковая область 509 p-типа формирует p-n-переход вместе с полупроводниковой областью 512. Полупроводниковая область 509 является частью конденсаторного участка 309 и составляет узел 209 сбора. Полупроводниковая область 501 n-типа и полупроводниковая область 502 p-типа размещены в направлении X вдоль передней поверхности 1000. Полупроводниковая область 501 n-типа и полупроводниковая область 502 p-типа изолированы друг от друга, но могут находиться в контакте друг с другом. В этом примере полупроводниковая область 511 p-типа и полупроводниковая область 512 n-типа формируют p-n-переход между полупроводниковой областью 501 n-типа и полупроводниковой областью 502 p-типа. В соответствии с этим полупроводниковая область 501 и полупроводниковая область 502 электрически изолированы друг от друга (изоляция p-n-перехода).[00115] The n-type semiconductor region 508 forms a p-n junction together with the semiconductor region 511. The semiconductor region 508 is part of the capacitor section 308 and constitutes the collection node 208. The p-type semiconductor region 509 forms a p-n junction together with the semiconductor region 512. The semiconductor region 509 is part of the capacitor section 309 and constitutes the collection unit 209. The n-type semiconductor region 501 and the p-type semiconductor region 502 are arranged in the X direction along the front surface 1000. The n-type semiconductor region 501 and the p-type semiconductor region 502 are isolated from each other, but can be in contact with each other. In this example, the p-type semiconductor region 511 and the n-type semiconductor region 512 form a pn junction between the n-type semiconductor region 501 and the p-type semiconductor region 502. Accordingly, the semiconductor region 501 and the semiconductor region 502 are electrically isolated from each other (pn junction isolation).

[00116] Опорный потенциал VF1 подается на полупроводниковую область 511 от контактной перемычки 611, которая составляет участок 411 подачи опорного потенциала. Кроме того, опорный потенциал VF2 подается на полупроводниковую область 512 от контактной перемычки 612, которая составляет участок 412 подачи опорного потенциала. Опорный потенциал VF1 ниже, чем опорный потенциал VF2, и тем самым напряжение обратного смещения приложено между полупроводниковыми областями 511 и 512. Таким образом, обедненный слой, сформированный между полупроводниковыми областями 511 и 512, делает полупроводниковые области 511 и 512 электрически изолированными друг от друга. В соответствии с этим электроны, сформированные полупроводниковой областью 501 n-типа, и дырки, сформированные полупроводниковой областью 502 p-типа, могут быть электрически изолированы друг от друга. Таким образом, заряд может быть собран соответствующим узлом сбора при подходящей синхронизации, и сигнальные заряды для измерения дальности могут быть выборочно рекомбинированы. Кроме того, участки 301 и 302 фотоэлектрического преобразования изолированы друг от друга посредством изоляции p-n-перехода, и тем самым интервал между участками 301 и 302 фотоэлектрического преобразования может быть уменьшен (например, менее 1 мкм). В соответствии с этим разность количества принятого света между участками 301 и 302 фотоэлектрического преобразования может быть уменьшена. Кроме этого, изоляция p-n-перехода может подавлять возникновение темнового тока по сравнению с изоляцией изолятора.[00116] The reference potential VF1 is supplied to the semiconductor region 511 from the contact jumper 611, which constitutes the reference potential supply portion 411. In addition, the reference potential VF2 is supplied to the semiconductor region 512 from the contact jumper 612, which constitutes the reference potential supply portion 412. The reference potential VF1 is lower than the reference potential VF2, and thus a reverse bias voltage is applied between the semiconductor regions 511 and 512. Thus, the depletion layer formed between the semiconductor regions 511 and 512 makes the semiconductor regions 511 and 512 electrically isolated from each other. Accordingly, the electrons formed by the n-type semiconductor region 501 and the holes formed by the p-type semiconductor region 502 can be electrically isolated from each other. In this way, the charge can be collected by the appropriate collection unit at suitable timing, and the signal charges for ranging can be selectively recombined. In addition, the photoelectric conversion sections 301 and 302 are isolated from each other by isolation of the pn junction, and thus the interval between the photoelectric conversion sections 301 and 302 can be reduced (for example, less than 1 μm). Accordingly, the difference in the amount of received light between the photoelectric conversion sections 301 and 302 can be reduced. In addition, isolation of the pn junction can suppress the occurrence of dark current compared to insulation of the insulator.

[00117] В массиве 110 ячеек каждая из ячеек 111 фотоэлектрического преобразования, имеющая структуру, проиллюстрированную на фиг. 5А, размещена в матрице. Среди множества ячеек 111 фотоэлектрического преобразования обеспечена полупроводниковая область 512 n-типа, служащая в качестве непрерывного общего кармана. С другой стороны, среди множества ячеек 111 фотоэлектрического преобразования обеспечена полупроводниковая область 511 p-типа, служащая в качестве прерывистого изолирующего кармана. Таким образом, полупроводниковая область 511 p-типа некоторой ячейки 111 фотоэлектрического преобразования может быть электрически изолирована от полупроводниковой области 511 p-типа по меньшей мере одной из смежных ячеек 111 фотоэлектрического преобразования посредством изоляции, такой как изоляция p-n-перехода. В противоположность описанному выше примеру полупроводниковая область 512 n-типа может служить в качестве изолирующего кармана, и полупроводниковая область 511 p-типа может служить в качестве общего кармана. Таким образом, с использованием одной области из полупроводниковой области 512 n-типа и полупроводниковой области 511 p-типа 511 в качестве общего кармана конфигурация ячейки 111 фотоэлектрического преобразования может быть упрощена.[00117] In the array of 110 cells, each of the photoelectric conversion cells 111 having the structure illustrated in FIG. 5A is placed in the matrix. Among the plurality of photovoltaic cells 111, an n-type semiconductor region 512 is provided, serving as a continuous common pocket. On the other hand, among the plurality of photovoltaic cells 111, a p-type semiconductor region 511 is provided, serving as a discontinuous insulating pocket. Thus, the p-type semiconductor region 511 of a certain photoelectric conversion cell 111 can be electrically isolated from the p-type semiconductor region 511 of at least one of the adjacent photoelectric conversion cells 111 by isolation, such as p-junction isolation. In contrast to the example described above, an n-type semiconductor region 512 can serve as an insulating pocket, and a p-type semiconductor region 511 can serve as a common pocket. Thus, using one region from the n-type semiconductor region 512 and the p-type semiconductor region 511 511 as a common pocket, the configuration of the photoelectric conversion cell 111 can be simplified.

[00118] На виде сверху электрод 503 затвора переноса, который включает в себя по меньшей мере участок, расположенный между полупроводниковой областью 501 n-типа и полупроводниковой областью 507 n-типа, составляет участок 303 переноса. В этом примере электрод 503 затвора переноса расположен над частью полупроводниковой области 501 и частью полупроводниковой области 507. На виде сверху электрод 504 затвора переноса, который включает в себя по меньшей мере участок, расположенный между полупроводниковой областью 501 n-типа и полупроводниковой областью 508 n-типа, составляет участок 304 переноса. В этом примере электрод 504 затвора переноса расположен над частью полупроводниковой области 501 и частью полупроводниковой области 508.[00118] In a plan view, the transfer gate electrode 503, which includes at least a portion located between the n-type semiconductor region 501 and the n-type semiconductor region 507, constitutes the transfer portion 303. In this example, the transfer gate electrode 503 is located above part of the semiconductor region 501 and part of the semiconductor region 507. In a plan view, the transfer gate electrode 504 that includes at least a portion located between the n-type semiconductor region 501 and the n- semiconductor region 508 of the type constitutes a transfer portion 304. In this example, the transfer gate electrode 504 is located above part of the semiconductor region 501 and part of the semiconductor region 508.

[00119] На виде сверху электрод 505 затвора переноса, который включает в себя по меньшей мере участок, расположенный между полупроводниковой областью 502 p-типа и полупроводниковой областью 510 p-типа, составляет участок 306 переноса. В этом примере электрод 505 затвора переноса расположен над частью полупроводниковой области 502 и частью полупроводниковой области 510. На виде сверху электрод 506 затвора переноса, который включает в себя по меньшей мере участок, расположенный между полупроводниковой областью 502 p-типа и полупроводниковой областью 509 p-типа, составляет участок 305 переноса. В этом примере электрод 506 затвора переноса расположен над частью полупроводниковой области 502 и частью полупроводниковой области 509.[00119] In a plan view, the transfer gate electrode 505, which includes at least a portion located between the p-type semiconductor region 502 and the p-type semiconductor region 510, constitutes the transfer portion 306. In this example, the transfer gate electrode 505 is located above part of the semiconductor region 502 and part of the semiconductor region 510. In a plan view, the transfer gate electrode 506, which includes at least a portion located between the p-type semiconductor region 502 and the p- semiconductor region 509 type constitutes a transfer portion 305. In this example, the transfer gate electrode 506 is located above part of the semiconductor region 502 and part of the semiconductor region 509.

[00120] Изолирующая пленка 500 обеспечена между полупроводниковой подложкой 100 и электродами 503, 504, 505 и 506 затвора переноса. Изолирующая пленка 500 функционирует как изолирующая пленка затвора.[00120] An insulating film 500 is provided between the semiconductor substrate 100 and the transfer gate electrodes 503, 504, 505 and 506. The insulating film 500 functions as an insulating film of the shutter.

[00121] Локальная соединительная линия 618 соединена вместе с электродами 503 и 505 затвора переноса через контактные перемычки 603 и 605 таким образом, чтобы один и тот же сигнал переноса TX1 подавался на электроды 503 и 505 затвора переноса. Здесь электроды 503 и 505 затвора переноса обеспечены как отдельные электроды затвора. Электрод затвора выполняет заряд/разряд каждый раз, когда он приводится в действие, и тем самым ток, соответствующий потокам МОП-емкости течет каждый раз, когда выполняется переключение. В случае выполнения высокоскоростного управления МОП-емкость уменьшается по мере того как уменьшается размер электрода затвора транзистора, и сохраняются соответственно малые электрические токи и питание. Таким образом, при отдельно обеспеченных электродах 503 и 505 затвора переноса размер электродов затвора может быть уменьшен насколько возможно.[00121] The local connection line 618 is connected to the transfer gate electrodes 503 and 505 through the contact jumpers 603 and 605 so that the same transfer signal TX1 is supplied to the transfer gate electrodes 503 and 505. Here, the transfer gate electrodes 503 and 505 are provided as separate gate electrodes. The gate electrode performs a charge / discharge each time it is actuated, and thereby the current corresponding to the flows of the MOS capacitance flows each time a switching is performed. In the case of high-speed control, the MOS capacitance decreases as the size of the gate electrode of the transistor decreases, and accordingly, small electric currents and power are stored. Thus, with separately provided transfer gate electrodes 503 and 505, the size of the gate electrodes can be reduced as much as possible.

[00122] В качестве альтернативы может быть обеспечен интегрированный электрод затвора, включающий себя участок, служащий в качестве участка 303 переноса, и участок, служащий в качестве участка 305 переноса. Посредством этой конфигурации количество соединительных линий может быть сокращено, емкость и сопротивление соединения могут быть уменьшены, и соответственно точность комплементарного управления участков 303 и 305 переноса может быть улучшена. Кроме того, сокращенное количество соединительных линий дает возможность более высокого апертурного отношения и более высокой чувствительности. То же самое относится к электродам 504 и 506 затвора переноса.[00122] Alternatively, an integrated gate electrode may be provided, including a portion serving as a transfer portion 303 and a portion serving as a transfer portion 305. Through this configuration, the number of connecting lines can be reduced, the capacitance and resistance of the connection can be reduced, and accordingly, the accuracy of the complementary control of the transfer sections 303 and 305 can be improved. In addition, the reduced number of connecting lines enables a higher aperture ratio and higher sensitivity. The same applies to the transfer gate electrodes 504 and 506.

[00123] Транзистор сброса, включающий в себя электрод 513 затвора, соединен с полупроводниковыми областями 507 и 510 через контактные перемычки 607 и 610, локальную соединительную линию 620 и контактную перемычку 613. В этом примере локальная соединительная линия 620 составляет узел 220 обнаружения. Электрод 513 затвора соединен с участком 423 вывода сигнала сброса вне массива ячеек через контактную перемычку, локальную соединительную линию и глобальную соединительную линию. Контактная перемычка 613 соединена с полупроводниковой областью 523, которая соответствует одной из областей истока/стока транзистора сброса. Другие области истока/стока транзистора сброса соединены с участком 413 подачи потенциала сброса вне массива ячеек через глобальную соединительную линию. Кроме того, транзистор сброса, включающий в себя электрод 514 затвора, соединен с полупроводниковыми областями 508 и 509 через локальную соединительную линию и контактную перемычку.[00123] A reset transistor including a gate electrode 513 is connected to the semiconductor regions 507 and 510 via contact jumpers 607 and 610, a local connection line 620, and a contact jumper 613. In this example, the local connection line 620 constitutes a detection unit 220. The gate electrode 513 is connected to a reset signal output portion 423 outside the array of cells through a jumper wire, a local trunk and a global trunk. The contact jumper 613 is connected to the semiconductor region 523, which corresponds to one of the source / drain regions of the reset transistor. Other source / drain areas of the reset transistor are connected to the reset potential supply portion 413 outside the array of cells via the global trunk. In addition, a reset transistor including a gate electrode 514 is connected to the semiconductor regions 508 and 509 via a local connecting line and a contact jumper.

[00124] Транзистор усиления, включающий в себя электрод 515 затвора, соединен с полупроводниковыми областями 507 и 510 через локальную соединительную линию 620 и контактную перемычку 615. Контактная перемычка 615 соединена с электродом 515 затвора транзистора усиления. Утечка транзистора усиления соединена с участком 432 источника питания через контактную перемычку и глобальную соединительную линию. Исток транзистора усиления соединен с утечкой транзистора 316 выбора, включающего в себя электрод 516 затвора. Исток транзистора 316 выбора соединен с глобальной соединительной линией (соединительными линиями 130 столбцов) через контактную перемычку.[00124] A gain transistor including a gate electrode 515 is connected to the semiconductor regions 507 and 510 through a local connection line 620 and a contact jumper 615. A contact jumper 615 is connected to a gate electrode 515 of a gain transistor. A leakage of the amplification transistor is connected to the power supply portion 432 through a jumper wire and a global trunk. The source of the gain transistor is connected to a leak of a select transistor 316 including a gate electrode 516. The source of the selection transistor 316 is connected to the global connecting line (column connecting lines 130) through a jumper wire.

[00125] Контактная перемычка 611 соединена с полупроводниковой областью 511. Контактная перемычка 611 соединена с участком 411 подачи опорного потенциала вне массива 110 ячеек через глобальную соединительную линию. Контактная перемычка 612 соединена с полупроводниковой областью 512. Контактная перемычка 612 соединена с участком 412 подачи опорного потенциала вне массива 110 ячеек через глобальную соединительную линию. Таким образом, опорный потенциал подается на полупроводниковые области 511 и 512 через соединительные линии, и тем самым изменения опорного потенциала в индивидуальных ячейках 111 фотоэлектрического преобразования в массиве 110 ячеек могут быть уменьшены. В качестве альтернативы опорный потенциал может подаваться без размещения контактных перемычек 611 и 612 в ячейках 111 фотоэлектрического преобразования. В этом случае слой диффузии примеси, простирающийся от внутренней части массива 110 ячеек к его внешней стороне, может быть обеспечен на полупроводниковой подложке 100, и опорный потенциал может подаваться на слой диффузии примеси вне массива 110 ячеек через соединительную линию и контактную перемычку. Однако, как описано выше, когда полупроводниковая область 511 p-типа представляет собой изолированный карман, трудно сделать полупроводниковую область 511 p-типа простирающейся за пределы массива 110 ячеек. Таким образом, относительно по меньшей мере изолированного кармана опорный потенциал может подаваться на него через проводник, обеспеченный на полупроводниковой подложке 100, например, через глобальную соединительную линию, локальную соединительную линию и контактную перемычку. То же самое относится к случаю, в котором полупроводниковая область 512 n-типа 512 представляет собой изолированный карман.[00125] The contact jumper 611 is connected to the semiconductor region 511. The contact jumper 611 is connected to the reference potential supply portion 411 outside the array 110 of the cells through a global connecting line. The contact jumper 612 is connected to the semiconductor region 512. The contact jumper 612 is connected to the reference potential supply portion 412 outside the array 110 of cells through a global connecting line. Thus, the reference potential is supplied to the semiconductor regions 511 and 512 through the connecting lines, and thereby changes in the reference potential in the individual photoelectric conversion cells 111 in the array 110 of the cells can be reduced. Alternatively, the reference potential may be supplied without placing contact jumpers 611 and 612 in the photoelectric conversion cells 111. In this case, the impurity diffusion layer extending from the inner part of the array of 110 cells to its outer side can be provided on the semiconductor substrate 100, and a reference potential can be supplied to the impurity diffusion layer outside the array of 110 cells through a connecting line and a contact jumper. However, as described above, when the p-type semiconductor region 511 is an insulated pocket, it is difficult to make the p-type semiconductor region 511 extending beyond the array of 110 cells. Thus, with respect to at least the insulated pocket, the reference potential can be supplied to it through a conductor provided on the semiconductor substrate 100, for example, through a global connecting line, a local connecting line and a contact jumper. The same applies to the case in which the n-type 512 semiconductor region 512 is an insulated pocket.

[00126] Полупроводниковые области 507 и 510 соединены друг с другом через проводник. В этом примере проводник, который соединяет полупроводниковые области 507 и 510, включает в себя локальную соединительную линию 620 и контактные перемычки 607 и 610. Проводник, который соединяет полупроводниковые области 507 и 510, сделан из материала с более высокой проводимостью, чем полупроводниковая подложка 100, например, металлический материал, металлосодержащее соединение или поликристаллический кремний. Металлический материал и металлосодержащее соединение используются для соединительных линий и контактных перемычек, и поликристаллический кремний используется для электродов затвора. Металлосодержащее соединение может представлять собой композитный материал полупроводник-металл, такой как силицид. Эти материалы используются одни или в комбинации, чтобы соединить полупроводниковые области 507 и 510. Таким образом, полупроводниковые области 507 и 510 соединены друг с другом через проводник, и тем самым полупроводниковые области 507 и 510 могут быть соединены друг с другом без использования p-n-перехода. Как правило, полупроводниковые области 507 и 510 могут быть соединены друг с другом через омический контакт. При полупроводниковых областях 507 и 510, соединенных друг с другом через проводник, получается конфигурация, в которой полупроводниковые области 507 и 510 не формируют p-n-переход. Таким образом, в случае рекомбинации электронов и дырок время для гашения разности потенциалов между полупроводниковыми областями 507 и 510 может быть сокращено. В результате может быть стабилизирован вывод узла 220 обнаружения, и может быть реализовано очень точное измерение дальности.[00126] The semiconductor regions 507 and 510 are connected to each other via a conductor. In this example, a conductor that connects the semiconductor regions 507 and 510 includes a local connection line 620 and contact jumpers 607 and 610. The conductor that connects the semiconductor regions 507 and 510 is made of a material with a higher conductivity than the semiconductor substrate 100. for example, a metal material, a metal-containing compound, or polycrystalline silicon. Metallic material and a metal-containing compound are used for the connecting lines and contact jumpers, and polycrystalline silicon is used for the gate electrodes. The metal-containing compound may be a semiconductor-metal composite material, such as a silicide. These materials are used alone or in combination to connect the semiconductor regions 507 and 510. Thus, the semiconductor regions 507 and 510 are connected to each other via a conductor, and thereby the semiconductor regions 507 and 510 can be connected to each other without using a pn junction . Typically, semiconductor regions 507 and 510 can be connected to each other via an ohmic contact. With semiconductor regions 507 and 510 connected to each other via a conductor, a configuration is obtained in which the semiconductor regions 507 and 510 do not form a pn junction. Thus, in the case of the recombination of electrons and holes, the time for damping the potential difference between the semiconductor regions 507 and 510 can be reduced. As a result, the output of the detection unit 220 can be stabilized, and a very accurate range measurement can be realized.

[00127] Фиг. 6А-6D демонстрируют иллюстративные структуры для получения электрического соединения между полупроводниковыми областями 507 и 510. Фиг. 6А-6D соответствуют поперечному сечению, включающему в себя электроды 503 и 505 затвора переноса и полупроводниковые области 507 и 510, проиллюстрированные на фиг. 5А. Фиг. 6А иллюстрируют структуру для получения электрического соединения между полупроводниковыми областями 507 и 510 на фиг. 5А-5D. Фиг. 6B-6D иллюстрируют формы, отличающиеся от формы на фиг. 6А, для получения электрического соединения между полупроводниковыми областями 507 и 510. На фиг. 6А-6D электроды 503 и 505 затвора переноса электрически соединены друг с другом через локальную соединительную линию 618. Локальная соединительная линия 618 находится в контакте с контактной перемычкой 603 на электроде 503 затвора переноса и контактной перемычкой 605 на электроде 505 затвора переноса. Контактные перемычки 603 и 605 простираются через межслойную изолирующую пленку 526, и локальная соединительная линия 618 расположена на межслойной изолирующей пленке 526. Локальная соединительная линия 618 может представлять собой, например, алюминиевую соединительную линию, включающую в себя электропроводный участок, в основном содержащий алюминий, и участок из барьерного металла, включающий в себя слой из титана и/или слой из нитрида титана. В качестве альтернативы локальная соединительная линия 618 может представлять собой медную соединительную линию, включающую в себя электропроводный участок, в основном содержащий медь, и участок из барьерного металла, включающий в себя слой из тантала и/или слой из нитрида тантала. Медная соединительная линия имеет структуру одинарного дамасцена или структуру двойного дамасцена. Другие локальные соединительные линии также представляют собой алюминиевые соединительные линии или медные соединительные линии.[00127] FIG. 6A-6D show illustrative structures for making an electrical connection between semiconductor regions 507 and 510. FIG. 6A-6D correspond to a cross-section including transfer gate electrodes 503 and 505 and the semiconductor regions 507 and 510 illustrated in FIG. 5A. FIG. 6A illustrate a structure for producing an electrical connection between the semiconductor regions 507 and 510 of FIG. 5A-5D. FIG. 6B-6D illustrate shapes other than those in FIG. 6A to obtain an electrical connection between the semiconductor regions 507 and 510. In FIG. 6A-6D, the transfer gate electrodes 503 and 505 are electrically connected to each other via a local connection line 618. The local connection line 618 is in contact with a contact jumper 603 on the transfer gate electrode 503 and a contact jumper 605 on the transfer gate electrode 505. Contact jumpers 603 and 605 extend through the interlayer insulating film 526, and the local connecting line 618 is located on the interlayer insulating film 526. The local connecting line 618 can be, for example, an aluminum connecting line that includes an electrically conductive section, mainly containing aluminum, and a barrier metal portion including a titanium layer and / or a titanium nitride layer. Alternatively, the local connecting line 618 may be a copper connecting line including an electrically conductive portion mainly containing copper and a barrier metal portion including a tantalum layer and / or a tantalum nitride layer. The copper connecting line has a single damascene structure or a double damascene structure. Other local connecting lines are also aluminum connecting lines or copper connecting lines.

[00128] В форме, проиллюстрированной на фиг. 6А, полупроводниковые области 507 и 510 соединены друг с другом через контактные перемычки 607 и 610 и локальную соединительную линию 620, который соединяет контактные перемычки 607 и 610. Контактная перемычка 607 соединена с полупроводниковой областью 507 через межслойную изолирующую пленку 526, и контактная перемычка 610 соединена с полупроводниковой областью 510 через межслойную изолирующую пленку 526. Каждая из контактных перемычек 607 и 610 включает в себя электропроводный участок, в основном содержащий вольфрам, и участок из барьерного металла, который расположен между электропроводным участком и межслойной изолирующей пленкой 526, и который включает в себя слой из титана и/или слой из нитрида титана. Локальная соединительная линия 620 представляет собой алюминиевую соединительную линию, включающую в себя электропроводный участок, в основном содержащий алюминий, и участок из барьерного металла, который расположен между электропроводным участком и межслойной изолирующей пленкой 526, и который включает в себя слой из титана и/или слой из нитрида титана. В качестве альтернативы локальная соединительная линия 620 представляет собой медную соединительную линию, включающую в себя электропроводный участок, в основном содержащий медь, и участок из барьерного металла, который расположен между электропроводным участком и межслойной изолирующей пленкой 526, и который включает в себя слой из тантала и/или слой из нитрида тантала.[00128] In the form illustrated in FIG. 6A, the semiconductor regions 507 and 510 are connected to each other via contact jumpers 607 and 610 and a local connecting line 620 that connects the contact jumpers 607 and 610. The contact jumper 607 is connected to the semiconductor region 507 through an interlayer insulating film 526, and the contact jumper 610 is connected with the semiconductor region 510 through the interlayer insulating film 526. Each of the contact jumpers 607 and 610 includes an electrically conductive section, mainly containing tungsten, and a section of a barrier metal, which Position the conductive portion and between the interlayer insulating film 526, and which includes a layer of titanium and / or layer of titanium nitride. The local connecting line 620 is an aluminum connecting line including an electrically conductive portion, mainly containing aluminum, and a barrier metal portion that is located between the electrically conductive portion and the interlayer insulating film 526, and which includes a titanium layer and / or a layer from titanium nitride. Alternatively, the local connecting line 620 is a copper connecting line including an electrically conductive portion mainly containing copper and a barrier metal portion that is located between the electrically conductive portion and the interlayer insulating film 526, and which includes a tantalum layer and / or a layer of tantalum nitride.

[00129] В форме, проиллюстрированной на фиг. 6B, полупроводниковые области 507 и 510 соединены друг с другом через контактную перемычку 623, которая является проводником, который находится в контакте и с обеими полупроводниковыми областями 507 и 510. Контактная перемычка 623 включает в себя электропроводный участок, в основном содержащий вольфрам, и участок из барьерного металла, который расположен между электропроводным участком и межслойной изолирующей пленкой 526, и который включает в себя слой из титана и/или слой из нитрида титана. Изолирующая пленка 527, которая отделена от изолирующей пленки 500 и межслойной изолирующей пленки 526, обеспечена между контактной перемычкой 623 и полупроводниковой подложкой 100. Изолирующая пленка 527 изолирует контактную перемычку 623 и полупроводниковую область 511 p-типа друг от друга и изолирует контактную перемычку 623 и полупроводниковую область 512 n-типа друг от друга. В соответствии с этим электрическое соединение между полупроводниковой областью 511 p-типа и полупроводниковой областью 512 n-типа может быть блокировано.[00129] In the form illustrated in FIG. 6B, the semiconductor regions 507 and 510 are connected to each other via a contact jumper 623, which is a conductor that is in contact with both semiconductor regions 507 and 510. The contact jumper 623 includes an electrically conductive portion mainly comprising tungsten, and a portion of a barrier metal that is located between the electrically conductive portion and the interlayer insulating film 526, and which includes a layer of titanium and / or a layer of titanium nitride. An insulating film 527, which is separated from the insulating film 500 and the interlayer insulating film 526, is provided between the contact jumper 623 and the semiconductor substrate 100. The insulating film 527 insulates the contact jumper 623 and the p-type semiconductor region 511 from each other and insulates the contact jumper 623 and the semiconductor an n-type region 512 from each other. Accordingly, the electrical connection between the p-type semiconductor region 511 and the n-type semiconductor region 512 can be blocked.

[00130] В форме, проиллюстрированной на фиг. 6C, полупроводниковые области 507 и 510 соединены друг с другом через локальную соединительную линию 624, которая является проводником, который находится в контакте с обеими полупроводниковыми областями 507 и 510. Локальная соединительная линия 624 может быть сформирована посредством нанесения вольфрамовой пленки или пленки из силицида. Локальная соединительная линия 624 расположена между межслойной изолирующей пленкой 526 и полупроводниковой подложкой 100. Локальная соединительная линия 624 может быть сформирована после того, как были сформированы электроды 503 и 505 затвора переноса, и затем могут быть сформированы межслойная изолирующая пленка 526 и контактные перемычки 603 и 605. Изолирующая пленка 528, которая отделена от изолирующей пленки 500 и межслойной изолирующей пленки 526, обеспечена между локальной соединительной линией 624 и полупроводниковой подложкой 100. Изолирующая пленка 528 изолирует локальную соединительную линию 624 и полупроводниковую область 511 p-типа друг от друга и изолирует локальную соединительную линию 624 и полупроводниковую область 512 n-типа друг от друга. В соответствии с этим электрическое соединение между полупроводниковой областью 511 p-типа и полупроводниковой областью 512 n-типа может быть блокировано.[00130] In the form illustrated in FIG. 6C, the semiconductor regions 507 and 510 are connected to each other via a local junction line 624, which is a conductor that is in contact with both semiconductor regions 507 and 510. The local junction line 624 can be formed by applying a tungsten film or a silicide film. A local junction line 624 is located between the interlayer insulating film 526 and the semiconductor substrate 100. The local junction line 624 can be formed after the transfer gate electrodes 503 and 505 have been formed, and then the interlayer insulating film 526 and the contact jumpers 603 and 605 can be formed. An insulating film 528, which is separated from the insulating film 500 and the interlayer insulating film 526, is provided between the local connection line 624 and the semiconductor substrate 100. The insulating film NCA 528 isolates a local line connector 624 and semiconductor region 511 p-type from one another and isolates the local line connector 624 and semiconductor region 512 n-type from each other. Accordingly, the electrical connection between the p-type semiconductor region 511 and the n-type semiconductor region 512 can be blocked.

[00131] В форме, проиллюстрированной на фиг. 6D, полупроводниковые области 507 и 510 соединены друг с другом через локальную соединительную линию 625, который является проводником, который находится в контакте с обеими полупроводниковыми областями 507 и 510. Локальная соединительная линия 625 может быть сформирована посредством нанесения пленки из поликристаллического кремния и может быть сформирована в то же время, когда и электроды 503 и 505 затвора переноса. Локальная соединительная линия 625 расположена между межслойной изолирующей пленкой 526 и полупроводниковой подложкой 100. Изолирующая пленка 500 расположена между локальной соединительной линией 625 и полупроводниковой подложкой 100, чтобы достигнуть изоляции между локальной соединительной линией 625 и полупроводниковой областью 511 p-типа и изоляции между локальной соединительной линией 625 и полупроводниковой областью 512 n-типа.[00131] In the form illustrated in FIG. 6D, the semiconductor regions 507 and 510 are connected to each other via a local junction line 625, which is a conductor that is in contact with both semiconductor regions 507 and 510. The local junction line 625 can be formed by applying a polycrystalline silicon film and can be formed at the same time as the transfer gate electrodes 503 and 505. A local junction line 625 is located between the interlayer insulating film 526 and the semiconductor substrate 100. An insulating film 500 is located between the local junction line 625 and the semiconductor substrate 100 to achieve isolation between the local junction line 625 and the p-type semiconductor region 511 and isolation between the local junction line 625 and an n-type semiconductor region 512.

[00132] Описанные выше локальные соединительные линии и глобальные соединительные линии могут быть составлены посредством соединения множества соединительных слоев, наложенных друг на друга в направлении, вертикальном по отношению к передней поверхности 1000 полупроводниковой подложки 100 посредством использования сквозных перемычек.[00132] The above-described local connecting lines and global connecting lines can be formed by joining a plurality of connecting layers superposed on each other in a direction vertical to the front surface 1000 of the semiconductor substrate 100 by using through jumpers.

[00133] Далее со ссылкой на фиг. 7 будет дано описание примера модификации эквивалентной схемы ячейки 111 фотоэлектрического преобразования, описанной выше со ссылкой на фиг. 3.[00133] Next, with reference to FIG. 7, a description will be given of an example modification of the equivalent circuit of the photoelectric conversion cell 111 described above with reference to FIG. 3.

[00134] Узел 207 сбора конденсаторного участка 307 соединен с узлом 220 обнаружения через транзистор 318 переключения. Когда сигнал переключения SW1, выданный из участка 438 вывода сигнала переключения, заставляет транзистор 318 переключения находиться во включенном состоянии, потенциал, соответствующий потенциалу в узле 207 сбора, появляется в узле 220 обнаружения. Узел 210 сбора конденсаторного участка 310 соединен с узлом 220 обнаружения через транзистор 319 переключения. Когда сигнал переключения SW2, выданный из участка 439 вывода сигнала переключения, заставляет транзистор 319 переключения находиться во включенном состоянии, потенциал, соответствующий потенциалу в узле 210 сбора, появляется в узле 220 обнаружения. Таким образом, включенное/выключенное состояние электрического соединения с узлами 207 и 210 сбора может быть переключено в этом примере модификации. Другими словами, узлы 207 и 210 сбора электрически соединены друг с другом через транзисторы 318 и 319 переключения. В качестве альтернативы один из транзисторов 318 и 319 переключения может быть опущен.[00134] The node 207 for collecting the capacitor section 307 is connected to the node 220 detection through the transistor 318 switching. When the switching signal SW1 outputted from the switching signal output portion 438 causes the switching transistor 318 to be on, a potential corresponding to the potential in the collecting portion 207 appears in the detecting portion 220. The node 210 to collect the capacitor section 310 is connected to the node 220 detection through the transistor 319 switching. When the switching signal SW2 outputted from the switching signal output portion 439 causes the switching transistor 319 to be on, a potential corresponding to the potential in the collecting section 210 appears in the detection section 220. Thus, the on / off state of the electrical connection to the collection nodes 207 and 210 can be switched in this modification example. In other words, the collection nodes 207 and 210 are electrically connected to each other via switching transistors 318 and 319. Alternatively, one of the switching transistors 318 and 319 may be omitted.

[00135] Участок 413 подачи потенциала сброса соединен с узлом 207 сбора конденсаторного участка 307 через транзистор 313 сброса. Сигнал сброса RS1, выданный из участка 423 вывода сигнала сброса, заставляет транзистор 313 сброса находиться во включенном состоянии. В соответствии с этим потенциал сброса VS1 подается из участка 413 подачи потенциала сброса на узел 207 сбора конденсаторного участка 307. Участок 417 подачи потенциала сброса соединен с узлом 210 сбора конденсаторного участка 310 через транзистор 317 сброса. Сигнал сброса RS3, выданный из участка 427 вывода сигнала сброса, заставляет транзистор сброса 317 находиться во включенном состоянии. В соответствии с этим потенциал сброса VS3 подается из участка 417 подачи потенциала сброса на узел 210 сбора конденсаторного участка 310.[00135] The reset potential supply portion 413 is connected to the collection portion 207 of the capacitor portion 307 via the reset transistor 313. The reset signal RS1 outputted from the reset signal output portion 423 causes the reset transistor 313 to be on. Accordingly, the reset potential VS1 is supplied from the reset potential supply portion 413 to the collection portion 207 of the capacitor section 307. The reset potential supply portion 417 is connected to the collection portion 210 of the capacitor section 310 via the reset transistor 317. The reset signal RS3 outputted from the reset signal output portion 427 causes the reset transistor 317 to be on. Accordingly, the reset potential VS3 is supplied from the reset potential supply portion 417 to the collection portion 210 of the capacitor section 310.

[00136] В одном варианте осуществления разность потенциалов между потенциалом сброса VS1 и потенциалом сброса VS3 должна составлять менее чем 0,10 В, и разность потенциалов между потенциалом сброса VS1 и потенциалом сброса VS3 должна составлять 0 В. Однако допускается небольшая разность потенциалов менее чем 0,10 В из-за неизбежного сопротивления или производственной погрешности. Потенциал сброса VS1 и потенциал сброса VS3 могут представлять собой потенциал между опорным потенциалом VF1 и опорным потенциалом VF2. Например, потенциал сброса VS1 может быть выше опорного потенциала VF1 (VF1<VS1). Кроме того, потенциал сброса VS3 может быть ниже опорного потенциала VF2 (VS3<VF2). Потенциал сброса VS1, например, составляет от -1 В до +1 В. В одном варианте осуществления потенциал сброса VS1 составляет от -0,5 В до +0,5 В. Потенциал сброса VS3, например, составляет от -1 В до +1 В и в одном варианте осуществления составляет от -0,5 В до +0,5 В.[00136] In one embodiment, the potential difference between the reset potential of VS1 and the reset potential of VS3 should be less than 0.10 V, and the potential difference between the reset potential of VS1 and the reset potential of VS3 should be 0 V. However, a small potential difference of less than 0 is allowed. 10 V due to inevitable resistance or manufacturing error. The reset potential VS1 and the reset potential VS3 can be the potential between the reference potential VF1 and the reference potential VF2. For example, the reset potential VS1 may be higher than the reference potential VF1 (VF1 <VS1). In addition, the reset potential of VS3 may be lower than the reference potential of VF2 (VS3 <VF2). The reset potential of VS1, for example, is from -1 V to +1 V. In one embodiment, the reset potential of VS1 is from -0.5 V to +0.5 V. The reset potential of VS1, for example, is from -1 V to + 1 V and in one embodiment is from -0.5 V to +0.5 V.

[00137] При потенциале сброса VS1, подаваемом на конденсаторный участок 307, электроны, удерживаемые конденсаторным участком 307, разряжаются на участок 413 подачи потенциала сброса. При потенциале сброса VS3, подаваемом на конденсаторный участок 310, дырки, удерживаемые конденсаторным участком 310, разряжаются на участок 417 подачи потенциала сброса. В соответствии с этим примером модификации один сигнал из сигнала на основе заряда (электроны), полученного через фотоэлектрическое преобразование, выполненное участком 301 фотоэлектрического преобразования, и сигнала на основе заряда (дырки), полученного через фотоэлектрическое преобразование, выполненное участком 302 фотоэлектрического преобразования, может быть выборочно считан из узла 220 обнаружения. При таком режиме работы может быть получено устройство 11 фотоэлектрического преобразования, способное выполнять и захват изображения, и измерение дальности.[00137] With the reset potential VS1 supplied to the capacitor section 307, the electrons held by the capacitor section 307 are discharged to the reset potential supply section 413. With the reset potential VS3 supplied to the capacitor section 310, the holes held by the capacitor section 310 are discharged to the reset potential supply section 417. According to this modification example, one signal from the signal based on the charge (electrons) obtained through the photoelectric conversion performed by the photoelectric conversion section 301 and the signal based on the charge (hole) obtained through the photoelectric conversion performed by the photoelectric conversion section 302 may be selectively read from detection unit 220. With this mode of operation, a photoelectric conversion device 11 capable of performing both image capture and range measurement can be obtained.

[00138] В этом примере модификации могут быть опущены конденсаторные участки 308 и 309, чтобы быстро разряжать ненужный заряд посредством включения/выключения участков 304 и 305 переноса. Посредством этой конфигурации апертурное отношение и площадь участков фотоэлектрического преобразования могут быть увеличены посредством сокращения количества соединительных линий, и может быть увеличена чувствительность.[00138] In this modification example, capacitor sections 308 and 309 may be omitted to quickly discharge an unnecessary charge by turning on / off the transfer sections 304 and 305. By this configuration, the aperture ratio and the area of the photoelectric conversion sections can be increased by reducing the number of connecting lines, and the sensitivity can be increased.

[00139] Фиг. 8 иллюстрирует пример работы схемы, проиллюстрированной на фиг. 7. Имеется период считывания Tnr, в котором считывается окружающий свет 83, и период удаления Tcl, в котором компонент окружающего света 83 удаляется между периодом накопления Tac и период считывания Tsr, проиллюстрированным на фиг. 2. В период накопления Tac после периода сброса Trs транзистор 318 переключения находится во включенном состоянии, и транзистор 319 переключателя находится в выключенном состоянии. В период считывания Tnr транзистор 316 выбора находится во включенном состоянии, в то время как транзистор 318 переключателя остается во включенном состоянии, и транзистор 319 переключателя остается в выключенном состоянии. В соответствии с этим считывается сигнал в узле 220 обнаружения, в котором появляется потенциал, соответствующий потенциалу в узле 207 сбора. После периода считывания Tnr имеется период удаления Tcl, в котором удаляется по меньшей мере часть компонента окружающего света 83. В период удаления Tcl транзистор 316 выбора находится в выключенном состоянии, и транзисторы 318 и 319 переключения, проиллюстрированные на фиг. 7, находятся во включенном состоянии. В соответствии с этим рекомбинация между электронами и дырками уравновешивает компонент окружающего света 83. Затем потенциал, из которого был удален компонент окружающего света 83, появляется в узле 220 обнаружения. В период считывания Tsr транзистор 316 выбора приводится во включенное состояние для считывания сигнала, из которого был удален компонент окружающего света 83. В результате считывания окружающего света 83 этим методом может быть получено не только изображение, включающее в себя информацию о расстоянии, но также и изображение на основе окружающего света 83.[00139] FIG. 8 illustrates an example of the operation of the circuit illustrated in FIG. 7. There is a reading period Tnr in which ambient light 83 is read, and a removal period Tcl in which the ambient light component 83 is removed between the accumulation period Tac and the reading period Tsr illustrated in FIG. 2. During the accumulation period Tac after the reset period Trs, the switching transistor 318 is in an on state and the switch transistor 319 is in an off state. During the reading period Tnr, the selection transistor 316 is in an on state, while the switch transistor 318 remains in an on state, and the switch transistor 319 remains in an off state. Accordingly, a signal is read in the detection unit 220, in which a potential corresponding to the potential in the collection unit 207 appears. After the reading period Tnr, there is a removal period Tcl in which at least part of the ambient light component 83 is removed. During the removal period Tcl, the selection transistor 316 is turned off and the switching transistors 318 and 319 illustrated in FIG. 7 are on. Accordingly, the recombination between the electrons and the holes balances the ambient light component 83. Then, the potential from which the ambient light component 83 has been removed appears in the detection unit 220. During the Tsr reading period, the selection transistor 316 is turned on to read the signal from which the ambient light component 83 has been removed. As a result of reading the ambient light 83 by this method, not only an image including distance information, but also an image can be obtained based on ambient light 83.

[00140] Примеры применения системы SYS обработки информации будут описаны со ссылкой на фиг. 1А.[00140] Examples of application of the information processing system SYS will be described with reference to FIG. 1A.

[00141] Первым примером применения системы SYS обработки информации является пример ее применения к камере, оборудованной аппаратом захвата изображения. Аппарат 2 обработки информации управляет аппаратом 1 измерения дальности при приеме сигнала, указывающего команду выполнить измерение дальности, от управляющего аппарата 3, включающего в себя блок ввода, например, блок управления фокусировкой (например, кнопку фокусировки). Затем аппарат 1 измерения дальности выдает сигнал, включающий в себя информацию о расстоянии, представляющую расстояние до цели 9, которая является объектом, аппарату 2 обработки информации. Аппарат 2 обработки информации обрабатывает сигнал и формирует управляющий сигнал для управления механическими компонентами, такими как линза, диафрагма и затвор, чтобы установить условия, подходящие для захвата изображения цели 9. Аппарат 2 обработки информации затем выдает управляющий сигнал приводному аппарату 4, такому как двигатель, который управляет линзой, диафрагмой и затвором. Приводной аппарат 4 приводит в действие эти механические компоненты в ответ на управляющий сигнал. При приеме сигнала, указывающего команду захватить изображение, от управляющего аппарата 3 аппарат 2 обработки информации дает аппарату 5 захвата изображения команду захватить изображение, и в соответствии с этим аппарат 5 захвата изображения захватывает изображение цели 9. Аппарат 2 обработки информации отображает изображение, полученное от аппарата 5 захвата изображения, на аппарате 6 отображения. Аппарат 2 обработки информации способен отображать полученное изображение на аппарате 6 отображения вместе с информацией о расстоянии. Аппарат 7 связи взаимодействует с устройством хранения или сетью и сохраняет изображение в аппарате хранения или в хранилище по сети.[00141] A first example of application of an information processing system SYS is an example of its application to a camera equipped with an image pickup apparatus. The information processing apparatus 2 controls the range measuring apparatus 1 upon receiving a signal indicating a command to perform a range measurement from the control apparatus 3 including an input unit, for example, a focus control unit (for example, a focus button). Then, the range measuring apparatus 1 provides a signal including distance information representing the distance to the target 9, which is an object, to the information processing apparatus 2. The information processing apparatus 2 processes the signal and generates a control signal for controlling mechanical components such as a lens, aperture, and shutter to establish conditions suitable for capturing the image of the target 9. The information processing apparatus 2 then provides a control signal to the driving apparatus 4, such as a motor, which controls the lens, aperture and shutter. The drive unit 4 drives these mechanical components in response to a control signal. Upon receiving a signal indicating the command to capture the image from the control apparatus 3, the information processing apparatus 2 gives the image capturing apparatus 5 a command to capture the image, and accordingly, the image capturing apparatus 5 captures the image of the target 9. The information processing apparatus 2 displays an image received from the apparatus 5 image capture, on the apparatus 6 display. The information processing apparatus 2 is capable of displaying the obtained image on the display apparatus 6 along with distance information. The communication device 7 interacts with the storage device or network and stores the image in the storage device or storage on the network.

[00142] Вторым примером применения системы SYS обработки информации является пример ее применения к системе обработки видеоинформации, которая обеспечивает пользователю смешанную реальность. Когда аппарат 2 обработки информации управляет аппаратом 1 измерения дальности и аппаратом 5 захвата изображения, аппарат 5 захвата изображения захватывает изображение цели 9 как объекта и выдает его как реальное изображение. С другой стороны, аппарат 1 измерения дальности выдает сигнал, включающий в себя информацию о расстоянии, представляющую расстояние до цели 9 как объекта. Аппарат 2 обработки информации обрабатывает сигнал и формирует составное изображение, комбинируя виртуальное изображение, сформированное посредством использования компьютерной графики и т.п., и реальное изображение, полученное посредством захвата аппаратом 5 захвата изображения, на основе информации о расстоянии. Аппарат 2 обработки информации отображает составное изображение на аппарате 6 отображения, таком как головной дисплей.[00142] A second example of application of the SYS information processing system is an example of its application to a video information processing system that provides a mixed reality to a user. When the information processing apparatus 2 controls the range measuring apparatus 1 and the image capturing apparatus 5, the image capturing apparatus 5 captures the image of the target 9 as an object and provides it as a real image. On the other hand, the range measuring apparatus 1 provides a signal including distance information representing the distance to the target 9 as an object. The information processing apparatus 2 processes a signal and generates a composite image by combining a virtual image formed by using computer graphics and the like and a real image obtained by capturing an image capturing apparatus 5 based on distance information. The information processing apparatus 2 displays a composite image on a display apparatus 6, such as a head display.

[00143] Третьим примером применения системы SYS обработки информации является пример ее применения к транспортному оборудованию, которое перемещается под нагрузкой (например, автомобиль или поезд). При приеме сигнала, указывающего команду переместить транспортное оборудование или подготовиться к его перемещению, от управляющего аппарата 3, который включает в себя устройство для формирования сигнала запустить двигатель (например, кнопку пуска) и блок ввода, такой как рукоятка и акселератор, аппарат 2 обработки информации управляет аппаратом 1 измерения дальности. Аппарат 1 измерения дальности выдает сигнал, включающий в себя информацию о расстоянии, представляющую расстояние до цели 9 как объекта. Аппарат 2 обработки информации обрабатывает сигнал и отображает предупреждение на аппарате 6 отображения, если, например, расстояние до цели 9 становится коротким. Аппарат 2 обработки информации способен отображать информацию, представляющую расстояние до цели 9, на аппарате 6 отображения. Кроме того, аппарат 2 обработки информации способен сокращать или увеличивать скорость транспортного оборудования, управляя приводным аппаратом 4, таким как тормоз или двигатель, на основе информации о расстоянии. Кроме того, аппарат 2 обработки информации способен выполнять регулировку относительного расстояния до транспортного оборудования, которое движется вперед, управляя приводным аппаратом 4, таким как тормоз или двигатель, на основе информации о расстоянии.[00143] A third example of the application of the SYS information processing system is an example of its application to transport equipment that moves under load (for example, a car or train). Upon receipt of a signal indicating a command to move the transport equipment or prepare to move it, from the control apparatus 3, which includes a device for generating a signal to start the engine (for example, a start button) and an input unit, such as a handle and accelerator, information processing apparatus 2 controls the apparatus 1 range measurement. The range measuring apparatus 1 provides a signal including distance information representing the distance to the target 9 as an object. The information processing apparatus 2 processes the signal and displays a warning on the display apparatus 6 if, for example, the distance to the target 9 becomes short. The information processing apparatus 2 is capable of displaying information representing a distance to the target 9 on the display apparatus 6. In addition, the information processing apparatus 2 is able to reduce or increase the speed of the transport equipment by controlling the drive apparatus 4, such as a brake or engine, based on the distance information. In addition, the information processing apparatus 2 is capable of adjusting the relative distance to the transport equipment that is moving forward by controlling the drive apparatus 4, such as a brake or engine, based on the distance information.

[00144] Четвертым примером применения системы SYS обработки информации является пример ее применения к игровой системе. Пользователь дает основной части игровой машины команду использовать режим жестов посредством использования управляющего аппарата 3, включающего в себя блок ввода, такой как контроллер. В ответ на команду от пользователя аппарат 2 обработки информации управляет аппаратом 1 измерения дальности. В соответствии с этим аппарат 1 измерения дальности обнаруживает движение (жест) пользователя как информацию о расстоянии. На основе полученной информации о расстоянии аппарат 2 обработки информации создает видеоданные, в которых виртуальным персонажем в игре управляют в соответствии с движением пользователя. Аппарат 2 обработки информации отображает видеоданные на аппарате 6 отображения, соединенном с основной частью игровой машины (с устройством 2 обработки информации).[00144] A fourth example of an application of an information processing system SYS is an example of its application to a gaming system. The user instructs the main part of the gaming machine to use the gesture mode by using the control apparatus 3, which includes an input unit, such as a controller. In response to a command from the user, the information processing apparatus 2 controls the range measuring apparatus 1. Accordingly, the distance measuring apparatus 1 detects the movement (gesture) of the user as distance information. Based on the obtained distance information, the information processing apparatus 2 creates video data in which the virtual character in the game is controlled in accordance with the movement of the user. The information processing apparatus 2 displays video data on the display apparatus 6 connected to the main part of the gaming machine (with the information processing apparatus 2).

[00145] Как описано выше, устройство 11 фотоэлектрического преобразования в соответствии с вариантом осуществления включает в себя первый фотодиод (участок 301 фотоэлектрического преобразования), который формирует электроны, и второй фотодиод (участок 302 фотоэлектрического преобразования), который формирует дырки. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя первую полупроводниковую область 507 n-типа, которая собирает электроны, сформированные первым фотодиодом (участком 301 фотоэлектрического преобразования), и вторую полупроводниковую область 510 p-типа, которая собирает дырки, сформированные вторым фотодиодом (участком 302 фотоэлектрического преобразования). Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 315 формирования сигнала, с которым первая полупроводниковая область 507 и вторая полупроводниковая область 510 соединены вместе. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 411 подачи опорного потенциала, который подает опорный потенциал VF1 на анод 211 первого фотодиода (участок 301 фотоэлектрического преобразования), и участок 412 подачи опорного потенциала, который подает опорный потенциал VF2 на катод 212 второго фотодиода (участок 302 фотоэлектрического преобразования). Опорный потенциал VF2 выше, чем опорный потенциал VF1. Такое устройство фотоэлектрического преобразования способно точно получать сигнала, который основан на электронах и дырках.[00145] As described above, the photoelectric conversion device 11 according to an embodiment includes a first photodiode (photoelectric conversion section 301) that generates electrons, and a second photodiode (photoelectric conversion section 302) that forms holes. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a first n-type semiconductor region 507 that collects electrons formed by the first photodiode (photoelectric conversion section 301) and a second p-type semiconductor region 510 that collects holes formed by the second photodiode (section 302 photoelectric conversion). In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a signal generating portion 315 with which the first semiconductor region 507 and the second semiconductor region 510 are connected together. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a reference potential supply portion 411 that supplies the reference potential VF1 to the first photodiode anode 211 (photoelectric conversion section 301) and a reference potential supply portion 412 that supplies the reference potential VF2 to the second photodiode cathode 212 (photoelectric conversion section 302). The reference potential of VF2 is higher than the reference potential of VF1. Such a photoelectric conversion device is capable of accurately receiving a signal that is based on electrons and holes.

[00146] Как описано выше, устройство 11 фотоэлектрического преобразования в соответствии с вариантом осуществления включает в себя участок 301 фотоэлектрического преобразования, который формирует электроны, и участок 302 фотоэлектрического преобразования, который формирует дырки. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя полупроводниковую область 507 n-типа, которая собирает электроны, сформированные участком 301 фотоэлектрического преобразования, и полупроводниковую область 510 p-типа, которая собирает дырки, сформированные участком 302 фотоэлектрического преобразования. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 315 формирования сигнала, с которым полупроводниковая область 507 и полупроводниковая область 510 соединены вместе. Разность между первым потенциалом VS11, подаваемым на полупроводниковую область 507, и вторым потенциалом VS12, подаваемым на полупроводниковую область 510, в период сброса Trs составляет менее чем 0,10 В. Такое устройство фотоэлектрического преобразования способно точно получать сигнал, соответствующий разности сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования. Кроме того, устройство фотоэлектрического преобразования способно при простой конфигурации получать сигнал, соответствующий разности сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования.[00146] As described above, the photoelectric conversion device 11 in accordance with an embodiment includes a photoelectric conversion section 301 that forms electrons and a photoelectric conversion section 302 that forms holes. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes an n-type semiconductor region 507 that collects electrons formed by the photoelectric conversion section 301 and a p-type semiconductor region 510 that collects holes formed by the photoelectric conversion section 302. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a signal generating portion 315 with which the semiconductor region 507 and the semiconductor region 510 are connected together. The difference between the first potential VS11 supplied to the semiconductor region 507 and the second potential VS12 supplied to the semiconductor region 510 during the reset period Trs is less than 0.10 V. Such a photoelectric conversion device is capable of accurately receiving a signal corresponding to the difference of the signal charge between the plurality plots of photovoltaic conversion. In addition, the photoelectric conversion device is capable of receiving in a simple configuration a signal corresponding to the difference in signal charge between the plurality of photoelectric conversion sections.

[00147] Как описано выше, устройство 11 фотоэлектрического преобразования в соответствии с вариантом осуществления включает в себя участок 301 фотоэлектрического преобразования, который формирует электроны, и участок 302 фотоэлектрического преобразования, который формирует дырки. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя полупроводниковую область 507 n-типа, которая собирает электроны, сформированные участком 301 фотоэлектрического преобразования, и полупроводниковую область 510 p-типа, которая собирает дырки, сформированные участком 302 фотоэлектрического преобразования. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 315 формирования сигнала, с которым полупроводниковая область 507 и полупроводниковая область 510 соединены вместе. Полупроводниковая область 507 и полупроводниковая область 510 соединены друг с другом через локальную соединительную линию 620, которая является проводником. Такое устройство фотоэлектрического преобразования способно при простой конфигурации получать сигнал, соответствующий разности сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования. Кроме того, устройство фотоэлектрического преобразования способно точно получать сигнал, соответствующего разности сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования.[00147] As described above, the photoelectric conversion device 11 according to an embodiment includes a photoelectric conversion section 301 that forms electrons and a photoelectric conversion section 302 that forms holes. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes an n-type semiconductor region 507 that collects electrons formed by the photoelectric conversion section 301 and a p-type semiconductor region 510 that collects holes formed by the photoelectric conversion section 302. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a signal generating portion 315 with which the semiconductor region 507 and the semiconductor region 510 are connected together. The semiconductor region 507 and the semiconductor region 510 are connected to each other via a local connecting line 620, which is a conductor. With a simple configuration, such a photoelectric conversion device is capable of receiving a signal corresponding to the difference in signal charge between a plurality of photoelectric conversion sections. In addition, the photoelectric conversion device is capable of accurately receiving a signal corresponding to the difference of the signal charge between the plurality of photoelectric conversion sections.

[00148] Как описано выше, устройство 11 фотоэлектрического преобразования в соответствии с вариантом осуществления включает в себя участок 301 фотоэлектрического преобразования, который формирует электроны, и участок 302 фотоэлектрического преобразования, который формирует дырки. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 303 переноса, который переносит электроны, сформированные участком 301 фотоэлектрического преобразования, в полупроводниковую область 507 n-типа, и участок 306 переноса, который переносит дырки, сформированные участком 302 фотоэлектрического преобразования, в полупроводниковую область 510 p-типа. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 315 формирования сигнала, с которым полупроводниковая область 507 и полупроводниковая область 510 соединены вместе. Участок 303 переноса и участок 306 переноса соединены с одним и тем же узлом 218 переноса. При высоком уровне потенциала, подаваемого на узел 218 переноса, участок 303 переноса переводится во включенное состояние и участок 306 переводится в выключенное состояние. При низком уровне потенциала, подаваемого на узел 218 переноса, участок 303 переноса переводится в выключенное состояние и участок 306 переноса переводится во включенное состояние. Такое устройство фотоэлектрического преобразования способно точно получать сигнал, который основан на электронах и дырках. Кроме того, сигнал, который основан на электронах и дырках, может быть получен посредством использования простой конфигурации.[00148] As described above, the photoelectric conversion device 11 in accordance with an embodiment includes a photoelectric conversion section 301 that forms electrons and a photoelectric conversion section 302 that forms holes. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a transfer section 303 that transfers electrons formed by the photoelectric conversion section 301 to the n-type semiconductor region 507 and a transfer section 306 that transfers holes formed by the photoelectric conversion section 302 to the semiconductor region 510 p-type. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a signal generating portion 315 with which the semiconductor region 507 and the semiconductor region 510 are connected together. The transfer section 303 and the transfer section 306 are connected to the same transfer unit 218. At a high level of potential supplied to the transfer unit 218, the transfer section 303 is turned on and the section 306 is turned off. At a low level of potential supplied to the transfer unit 218, the transfer section 303 is turned off and the transfer section 306 is turned on. Such a photoelectric conversion device is capable of accurately receiving a signal that is based on electrons and holes. In addition, a signal that is based on electrons and holes can be obtained using a simple configuration.

[00149] Как описано выше, устройство 11 фотоэлектрического преобразования в соответствии с вариантом осуществления включает в себя первый фотодиод (участок 301 фотоэлектрического преобразования), который формирует электроны, и второй фотодиод (участок 302 фотоэлектрического преобразования), который формирует дырки. Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя первую полупроводниковую область 507 n-типа, которая собирает электроны, сформированные первым фотодиодом (участком 301 фотоэлектрического преобразования), и вторую полупроводниковую область 510 p-типа, которая собирает дырки, сформированные вторым фотодиодом (участком 302 фотоэлектрического преобразования). Кроме того, устройство 11 фотоэлектрического преобразования включает в себя участок 315 формирования сигнала, с которым первая полупроводниковая область 507 и вторая полупроводниковая область 510 соединены вместе. Полупроводниковая область 511 p-типа, которая составляет анод 211 первого фотодиода (участка 301 фотоэлектрического преобразования), и полупроводниковая область 512 n-типа, которая составляет катод 212 второго фотодиода (участка 302 фотоэлектрического преобразования), электрически изолированы друг от друга p-n-переходом. Такое устройство фотоэлектрического преобразования способно при простой конфигурации получать сигнал, соответствующий разности сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования. Кроме того, устройство фотоэлектрического преобразования способно точно получать сигнал, соответствующий разности сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования.[00149] As described above, the photoelectric conversion device 11 in accordance with an embodiment includes a first photodiode (photoelectric conversion section 301) that generates electrons, and a second photodiode (photoelectric conversion section 302) that forms holes. In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a first n-type semiconductor region 507 that collects electrons formed by the first photodiode (photoelectric conversion section 301) and a second p-type semiconductor region 510 that collects holes formed by the second photodiode (section 302 photoelectric conversion). In addition, the photoelectric conversion device 11 includes a signal generating portion 315 with which the first semiconductor region 507 and the second semiconductor region 510 are connected together. The p-type semiconductor region 511 that makes up the anode 211 of the first photodiode (photoelectric conversion section 301), and the n-type semiconductor region 512 that makes up the second photodiode cathode 212 (photoelectric conversion section 302) are electrically isolated from each other by a p-n junction. With a simple configuration, such a photoelectric conversion device is capable of receiving a signal corresponding to the difference in signal charge between a plurality of photoelectric conversion sections. In addition, the photoelectric conversion device is capable of accurately receiving a signal corresponding to the difference of the signal charge between the plurality of photoelectric conversion sections.

[00150] Устройство фотоэлектрического преобразования не ограничено описанными выше примерами и применимо к различным системам SYS обработки информации. В приведенном выше варианте осуществления было дано описание примеров устройства фотоэлектрического преобразования, оптимизированного для выполнения управления для измерения дальности, и устройства измерения дальности и системы захвата изображения, включающей в себя устройство. Устройство фотоэлектрического преобразования может выполнить управление для чего-либо другого, кроме измерения дальности. Например, обнаружение границ для обнаружения контура объекта, такого как человеческое лицо, обнаружение фокуса с использованием обнаружения разности фаз или измерение дальности могут быть выполнены посредством использования сигнала, соответствующего разности сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования. Такие операции могут быть выполнены, поскольку разность количества принятого света между множеством участков фотоэлектрического преобразования может быть обнаружена на основе величины выходного сигнала от участка формирования сигнала в соответствии с разностью сигнального заряда. В целом, сложная структура, такая как дифференциальная схема, может быть необходима для получения разности электрических сигналов посредством преобразования сигнального заряда в электрические сигналы посредством использования участка формирования сигнала, например, схема истокового повторителя. Однако устройство фотоэлектрического преобразования в соответствии с вариантом осуществления способно легко получать разность сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования посредством использования рекомбинации между электронами и дырками. Кроме того, посредством преобразования разности сигнального заряда в электрический сигнал при помощи участка формирования сигнала, имеющего простую структуру, например, схему истокового повторителя, устройство фотоэлектрического преобразования способно получать сигнал, соответствующий разности сигнального заряда между множеством участков фотоэлектрического преобразования. При помощи транзистора переключения, обеспеченного между узлом сбора и узлом обнаружения, как в форме, проиллюстрированной на фиг. 7, сигнал, соответствующий заряду исходного сигнала, а не сигнал, соответствующий разности между множеством участков фотоэлектрического преобразования, может быть считан отдельно из сигнала, соответствующего разности. В соответствии с этим может быть выполнена операция захвата изображения.[00150] The photoelectric conversion device is not limited to the examples described above and is applicable to various information processing systems SYS. In the above embodiment, examples have been given of examples of a photoelectric conversion device optimized for performing control for ranging, and a range measuring device and an image capturing system including the device. The photoelectric conversion device may perform control for anything other than ranging. For example, boundary detection for detecting a contour of an object such as a human face, focus detection using phase difference detection, or ranging can be performed by using a signal corresponding to a signal charge difference between a plurality of photoelectric conversion sections. Such operations can be performed since the difference in the amount of received light between the plurality of photoelectric conversion sections can be detected based on the magnitude of the output signal from the signal generating section in accordance with the difference of the signal charge. In general, a complex structure, such as a differential circuit, may be necessary to obtain the difference in electrical signals by converting the signal charge into electrical signals by using a signal conditioning portion, for example, a source follower circuit. However, the photoelectric conversion device in accordance with an embodiment is capable of easily obtaining a signal charge difference between a plurality of photoelectric conversion sections by using recombination between electrons and holes. In addition, by converting the difference of the signal charge into an electric signal using a signal generating section having a simple structure, for example, a source follower circuit, the photoelectric conversion device is capable of receiving a signal corresponding to the difference of the signal charge between the plurality of photoelectric conversion sections. By means of a switching transistor provided between the acquisition unit and the detection unit, as in the form illustrated in FIG. 7, the signal corresponding to the charge of the original signal, and not the signal corresponding to the difference between the plurality of photoelectric conversion sections, can be read separately from the signal corresponding to the difference. Accordingly, an image capturing operation can be performed.

[00151] Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми иллюстративными вариантами осуществления. Объем следующей формулы изобретения должен получить самую широкую интерпретацию для охвата всех таких модификаций и эквивалентных структур и функций.[00151] Although the present invention has been described with reference to illustrative embodiments, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed illustrative embodiments. The scope of the following claims is to be accorded the broadest interpretation so as to encompass all such modifications and equivalent structures and functions.

Claims (44)

1. Устройство фотоэлектрического преобразования, содержащее:1. A photovoltaic conversion device comprising: первый участок фотоэлектрического преобразования, являющийся первым фотодиодом и выполненный с возможностью формировать электроны; иthe first section of the photoelectric conversion, which is the first photodiode and configured to form electrons; and второй участок фотоэлектрического преобразования, являющийся вторым фотодиодом и выполненный с возможностью формировать дырки;a second photoelectric conversion section, which is a second photodiode and configured to form holes; отличающееся тем, что устройство фотоэлектрического преобразования дополнительно содержит:characterized in that the photoelectric conversion device further comprises: участок преобразования заряда в напряжение, включающий в себя первую полупроводниковую область n-типа, выполненную с возможностью собирать электроны, и вторую полупроводниковую область p-типа, выполненную с возможностью собирать дырки, участок преобразования заряда в напряжение выполнен с возможностью преобразовывать заряд, который основан на электронах и дырках, в напряжение;a charge to voltage conversion section including a first n-type semiconductor region configured to collect electrons and a p-type second semiconductor region configured to collect holes; a charge to voltage conversion section is configured to convert a charge, which is based on electrons and holes, in voltage; участок формирования сигнала, выполненный с возможностью формировать сигнал, соответствующий напряжению, причем участок формирования сигнала включает в себя транзистор усиления;a signal generating section configured to generate a signal corresponding to a voltage, the signal generating section including a gain transistor; первый участок подачи потенциала, выполненный с возможностью подавать первый потенциал на анод первого фотодиода; иa first potential supply portion configured to supply a first potential to the anode of the first photodiode; and второй участок подачи потенциала, выполненный с возможностью подавать второй потенциал на катод второго фотодиода,a second potential supply portion configured to supply a second potential to the cathode of the second photodiode, причем второй потенциал выше, чем первый потенциал.the second potential being higher than the first potential. 2. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 1, в котором разность между потенциалом, поданным на первую полупроводниковую область, и потенциалом, поданным на вторую полупроводниковую область, в период сброса составляет менее чем 0,10 В.2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the difference between the potential applied to the first semiconductor region and the potential applied to the second semiconductor region during the reset period is less than 0.10 V. 3. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 1, дополнительно содержащее участок подачи потенциала сброса, соединенный с первой полупроводниковой областью через транзистор сброса, участок подачи потенциала сброса выполнен с возможностью подавать потенциал на первую полупроводниковую область.3. The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising a reset potential supply portion connected to the first semiconductor region via the reset transistor, a reset potential feed portion configured to supply potential to the first semiconductor region. 4. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 3, в котором участок подачи потенциала сброса соединен со второй полупроводниковой областью через транзистор сброса.4. The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein the reset potential supply portion is connected to the second semiconductor region via the reset transistor. 5. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 1, в котором первая полупроводниковая область и вторая полупроводниковая область соединены друг с другом через проводник.5. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region are connected to each other through a conductor. 6. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 1, в котором первая полупроводниковая область и вторая полупроводниковая область соединены друг с другом через проводник, устройство фотоэлектрического преобразования дополнительно содержит участок подачи потенциала сброса, выполненный с возможностью подавать потенциал сброса на проводник.6. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region are connected to each other via a conductor, the photoelectric conversion device further comprises a discharge potential supply portion configured to supply a discharge potential to the conductor. 7. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 5, в котором проводник имеет удельную проводимость 104 См/м или больше.7. The photoelectric conversion device according to claim 5, in which the conductor has a specific conductivity of 10 4 S / m or more. 8. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 1, в котором первый потенциал ниже, чем нулевой потенциал, и второй потенциал выше, чем нулевой потенциал.8. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the first potential is lower than the zero potential and the second potential is higher than the zero potential. 9. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 1, в котором третья полупроводниковая область p-типа, которая составляет анод первого фотодиода, и четвертая полупроводниковая область n-типа, которая составляет катод второго фотодиода, электрически изолированы друг от друга p-n-переходом.9. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the third p-type semiconductor region that makes up the anode of the first photodiode and the fourth n-type semiconductor region that makes up the cathode of the second photodiode are electrically isolated from each other by a p-n junction. 10. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 9, в котором третья полупроводниковая область и четвертая полупроводниковая область формируют p-n-переход между пятой полупроводниковой областью n-типа, которая составляет катод первого фотодиода, и шестой полупроводниковой областью p-типа, которая составляет анод второго фотодиода.10. The photoelectric conversion device according to claim 9, in which the third semiconductor region and the fourth semiconductor region form a pn junction between the fifth n-type semiconductor region, which makes up the cathode of the first photodiode, and the sixth p-type semiconductor region, which makes up the anode of the second photodiode . 11. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 1, дополнительно содержащее:11. The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising: первый участок переноса, который имеет структуру затвора MIS и выполнен с возможностью переносить сформированные электроны в первую полупроводниковую область; иa first transfer portion that has a MIS gate structure and is configured to transfer the formed electrons to the first semiconductor region; and второй участок переноса, который имеет структуру затвора MIS и выполнен с возможностью переносить сформированные дырки во вторую полупроводниковую область.the second transfer portion, which has a MIS gate structure and is configured to transfer the formed holes into the second semiconductor region. 12. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 11, в котором12. The photoelectric conversion device according to p. 11, in which первый участок переноса и второй участок переноса соединены с общим узлом, иthe first transfer portion and the second transfer portion are connected to a common node, and первый участок переноса включается и второй участок переноса выключается посредством подачи первого потенциала на узел, и первый участок переноса выключается и второй участок переноса включается посредством подачи второго потенциала на узел.the first transfer section is turned on and the second transfer section is turned off by supplying the first potential to the node, and the first transfer section is turned off and the second transfer section is turned on by supplying the second potential to the node. 13. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 11, дополнительно содержащее:13. The photovoltaic conversion device according to claim 11, further comprising: третий участок переноса, который имеет структуру затвора MIS и выполнен с возможностью переносить сформированные электроны в седьмую полупроводниковую область n-типа; иa third transfer portion, which has a MIS gate structure and is configured to transfer the formed electrons to the seventh n-type semiconductor region; and четвертый участок переноса, который имеет структуру затвора MIS и выполнен с возможностью переносить сформированные дырки в восьмую полупроводниковую область p-типа.the fourth transfer portion, which has a MIS gate structure and is configured to transfer the formed holes into the eighth p-type semiconductor region. 14. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 13, дополнительно содержащее:14. The photoelectric conversion device according to claim 13, further comprising: другой участок формирования сигнала, соединенный с седьмой полупроводниковой областью и восьмой полупроводниковой областью.another signal generating portion connected to the seventh semiconductor region and the eighth semiconductor region. 15. Устройство фотоэлектрического преобразования по п. 14, в котором сигнал, сформированный участком формирования сигнала, и сигнал, сформированный другим участком формирования сигнала, объединяются.15. The photoelectric conversion device according to claim 14, wherein the signal generated by the signal conditioning portion and the signal generated by the other signal conditioning portion are combined. 16. Устройство фотоэлектрического преобразования по любому из пп. 1-15, в котором транзистор усиления составляет схему истокового повторителя, и участок преобразования заряда в напряжение электрически соединен с электродом затвора транзистора усиления.16. The photoelectric conversion device according to any one of paragraphs. 1-15, in which the gain transistor draws up a source follower circuit, and the charge to voltage conversion portion is electrically connected to the gate electrode of the gain transistor. 17. Устройство фотоэлектрического преобразования по любому из пп. 1-15, в котором по меньшей мере одна полупроводниковая область из первой полупроводниковой области и второй полупроводниковой области электрически соединена с участком формирования сигнала по меньшей мере через один элемент из электрического низкочастотного фильтра и транзистора.17. The photoelectric conversion device according to any one of paragraphs. 1-15, in which at least one semiconductor region of the first semiconductor region and the second semiconductor region is electrically connected to the signal generating portion through at least one element of an electric low-pass filter and a transistor. 18. Устройство фотоэлектрического преобразования по любому из пп. 1-15, в котором участок преобразования заряда в напряжение преобразовывает заряд, который основан на разности между электронами, собранными первой полупроводниковой областью, и дырками, собранными второй полупроводниковой областью, в напряжение.18. The photoelectric conversion device according to any one of paragraphs. 1-15, in which the section converting the charge into voltage converts the charge, which is based on the difference between the electrons collected by the first semiconductor region and the holes collected by the second semiconductor region into voltage. 19. Устройство фотоэлектрического преобразования по любому из пп. 1-15, в котором первый участок фотоэлектрического преобразования и второй участок фотоэлектрического преобразования размещены на полупроводниковой подложке в направлении вдоль передней поверхности полупроводниковой подложки.19. The photoelectric conversion device according to any one of paragraphs. 1-15, wherein the first photoelectric conversion section and the second photoelectric conversion section are arranged on the semiconductor substrate in a direction along the front surface of the semiconductor substrate. 20. Устройство фотоэлектрического преобразования по любому из пп. 1-15, в котором первый участок фотоэлектрического преобразования, второй участок фотоэлектрического преобразования, участок преобразования заряда в напряжение и участок формирования сигнала включены в каждую из ячеек, которые размещены в матрице.20. The photoelectric conversion device according to any one of paragraphs. 1-15, in which the first photoelectric conversion section, the second photoelectric conversion section, the charge to voltage conversion section, and the signal generation section are included in each of the cells that are arranged in the matrix. 21. Аппарат измерения дальности, содержащий:21. A range measuring apparatus, comprising: светоизлучающее устройство; иlight emitting device; and устройство фотоэлектрического преобразования по любому из пп. 1-15,photoelectric conversion device according to any one of paragraphs. 1-15, причем устройство фотоэлектрического преобразования принимает свет, излучаемый светоизлучающим устройством.wherein the photoelectric conversion device receives light emitted by the light emitting device. 22. Аппарат измерения дальности по п. 21, в котором светоизлучающее устройство периодически вспыхивает, и сбор электронов в первой полупроводниковой области и сбор дырок во второй полупроводниковой области поочередно выполняются.22. The range measuring apparatus of claim 21, wherein the light emitting device flashes periodically, and electron collection in the first semiconductor region and hole collection in the second semiconductor region are alternately performed. 23. Система обработки информации, содержащая:23. An information processing system comprising: аппарат измерения дальности, включающий в себя устройство фотоэлектрического преобразования по любому из пп. 1-15; иrange measuring apparatus, including a photoelectric conversion device according to any one of paragraphs. 1-15; and аппарат обработки информации, выполненный с возможностью обрабатывать информацию, полученную из аппарата измерения дальности.an information processing apparatus configured to process information obtained from a ranging apparatus. 24. Система обработки информации по п. 23, в которой аппарат обработки информации выполняет по меньшей мере один процесс из процесса для отображения информации, обработанной аппаратом обработки информации, на аппарате отображения и процесса для приведения в действие приводного аппарата на основе информации, обработанной аппаратом обработки информации.24. The information processing system according to claim 23, wherein the information processing apparatus performs at least one process from a process for displaying information processed by the information processing apparatus on a display apparatus and a process for driving a drive apparatus based on information processed by the processing apparatus information.
RU2016132293A 2015-08-07 2016-08-05 Photoelectric conversion device, ranging apparatus and information processing system RU2666525C2 (en)

Applications Claiming Priority (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015157636A JP6700687B2 (en) 2015-08-07 2015-08-07 Photoelectric conversion device, range finder, and information processing system
JP2015157640A JP2017037937A (en) 2015-08-07 2015-08-07 Photoelectric conversion device, distance measuring device, and information processing system
JP2015157637A JP2017036971A (en) 2015-08-07 2015-08-07 Photoelectric conversion device, distance measuring device, and information processing system
JP2015157638A JP2017037935A (en) 2015-08-07 2015-08-07 Photoelectric conversion device, distance measuring device, and information processing system
JP2015-157636 2015-08-07
JP2015-157637 2015-08-07
JP2015-157640 2015-08-07
JP2015-157639 2015-08-07
JP2015157639A JP2017037936A (en) 2015-08-07 2015-08-07 Photoelectric conversion device, ranging device and information processing system
JP2015-157638 2015-08-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016132293A RU2016132293A (en) 2018-02-08
RU2666525C2 true RU2666525C2 (en) 2018-09-10

Family

ID=56876892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016132293A RU2666525C2 (en) 2015-08-07 2016-08-05 Photoelectric conversion device, ranging apparatus and information processing system

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10468439B2 (en)
EP (1) EP3128342A1 (en)
KR (1) KR20170017803A (en)
CN (1) CN106449669B (en)
RU (1) RU2666525C2 (en)
TW (1) TWI608244B (en)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI694604B (en) 2015-07-23 2020-05-21 光澄科技股份有限公司 Light detector
US10707260B2 (en) 2015-08-04 2020-07-07 Artilux, Inc. Circuit for operating a multi-gate VIS/IR photodiode
US10761599B2 (en) 2015-08-04 2020-09-01 Artilux, Inc. Eye gesture tracking
US10861888B2 (en) 2015-08-04 2020-12-08 Artilux, Inc. Silicon germanium imager with photodiode in trench
CN108028258B (en) 2015-08-04 2022-06-21 光程研创股份有限公司 Germanium-silicon photosensitive equipment
US10373991B2 (en) 2015-08-19 2019-08-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device, operating method thereof, and electronic device
EP3783656B1 (en) 2015-08-27 2023-08-23 Artilux Inc. Wide spectrum optical sensor
US10254389B2 (en) 2015-11-06 2019-04-09 Artilux Corporation High-speed light sensing apparatus
US10739443B2 (en) 2015-11-06 2020-08-11 Artilux, Inc. High-speed light sensing apparatus II
US10886309B2 (en) 2015-11-06 2021-01-05 Artilux, Inc. High-speed light sensing apparatus II
US10741598B2 (en) 2015-11-06 2020-08-11 Atrilux, Inc. High-speed light sensing apparatus II
US10418407B2 (en) 2015-11-06 2019-09-17 Artilux, Inc. High-speed light sensing apparatus III
CN110710196B (en) * 2017-04-04 2022-08-05 奥特逻科公司 High-speed light detection device
JP6932580B2 (en) 2017-08-04 2021-09-08 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state image sensor
US11614542B1 (en) * 2017-08-11 2023-03-28 Zoox, Inc. Lidar photosensor amplification circuit
CN107687893B (en) * 2017-09-25 2020-11-06 南京科兴新材料科技有限公司 Array sensor
CN109870233B (en) * 2017-12-05 2020-11-03 上海耕岩智能科技有限公司 Photodetection film, photodetection device, photodetection device
US11482553B2 (en) 2018-02-23 2022-10-25 Artilux, Inc. Photo-detecting apparatus with subpixels
US10777692B2 (en) 2018-02-23 2020-09-15 Artilux, Inc. Photo-detecting apparatus and photo-detecting method thereof
US11105928B2 (en) 2018-02-23 2021-08-31 Artilux, Inc. Light-sensing apparatus and light-sensing method thereof
CN114335030A (en) 2018-04-08 2022-04-12 奥特逻科公司 Optical detection device
JP2019191018A (en) * 2018-04-26 2019-10-31 ソニー株式会社 Ranging device and ranging module
US10854770B2 (en) 2018-05-07 2020-12-01 Artilux, Inc. Avalanche photo-transistor
US10969877B2 (en) 2018-05-08 2021-04-06 Artilux, Inc. Display apparatus
JP7362198B2 (en) 2018-07-18 2023-10-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Photodetector, ranging module, and electronic equipment
FR3085246B1 (en) 2018-08-23 2020-09-18 St Microelectronics Crolles 2 Sas BUILT-IN IMAGE SENSOR WITH GLOBAL SHUTTER SUITABLE FOR THE ACHIEVEMENT OF LARGE DYNAMIC RANGE IMAGES
CN111199984B (en) * 2018-11-20 2022-12-02 中芯集成电路(宁波)有限公司 Camera shooting assembly and packaging method thereof, lens module and electronic equipment
EP3657205A1 (en) * 2018-11-23 2020-05-27 Teledyne Innovaciones Microelectrónicas, SLU Cmos image sensor for direct time of flight measurement
US11448830B2 (en) 2018-12-12 2022-09-20 Artilux, Inc. Photo-detecting apparatus with multi-reset mechanism
US11574942B2 (en) 2018-12-12 2023-02-07 Artilux, Inc. Semiconductor device with low dark noise
JP7337517B2 (en) * 2019-03-14 2023-09-04 株式会社東芝 Photodetector and distance measuring device
TWI845706B (en) 2019-06-19 2024-06-21 美商光程研創股份有限公司 Photo-detecting apparatus and current reuse method
TWI890682B (en) * 2019-06-26 2025-07-21 日商索尼半導體解決方案公司 Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN116504856A (en) 2019-08-28 2023-07-28 光程研创股份有限公司 Photodetection device with low dark current
US12278252B2 (en) 2019-08-28 2025-04-15 Artilux, Inc. Photo-detecting apparatus with low dark current
WO2021090110A1 (en) 2019-11-07 2021-05-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Image capture apparatus, operation method thereof, and electronic device
CN110865383B (en) * 2019-11-26 2022-07-26 宁波飞芯电子科技有限公司 Signal extraction circuit, signal extraction method, and distance measurement method and device
CN111156903B (en) * 2019-12-28 2020-09-01 浙江大学 A non-contact displacement sensor based on flexible optoelectronic nanofilm
KR20220073404A (en) 2020-11-26 2022-06-03 삼성전자주식회사 Depth pixel having multiple photodiodes and time-of-flight sensor including the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5918912A (en) * 1982-07-23 1984-01-31 Canon Inc Range finder device
RU2155322C1 (en) * 1999-08-09 2000-08-27 Дубинский Александр Михайлович Optical range finder
US20060231870A1 (en) * 2002-09-11 2006-10-19 Park Young-Hoon CMOS image sensor and method of fabricating the same
US20070103748A1 (en) * 2004-03-17 2007-05-10 Yusuke Hashimoto Light detecting element and control method of light detecting element

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2933870B2 (en) 1995-04-05 1999-08-16 松下電子工業株式会社 Photodetector and method of manufacturing the same
JP2000244007A (en) 1999-02-18 2000-09-08 Ricoh Co Ltd Optical position detector
JP2002237614A (en) * 2000-11-28 2002-08-23 Canon Inc Photoelectric conversion device, driving method thereof, and information processing device
CN1312489C (en) * 2002-07-15 2007-04-25 松下电工株式会社 Optical receiving device with controllable sensitivity and its spatial information detection device
JP4370855B2 (en) 2003-08-28 2009-11-25 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, imaging method and apparatus using the solid-state imaging device, and distance measurement method and system
JP4345693B2 (en) 2004-03-17 2009-10-14 パナソニック電工株式会社 Photodetection element and control method of photodetection element
JP5122728B2 (en) 2005-01-05 2013-01-16 パナソニック株式会社 Photodetector, photodetector control method, and spatial information detector
JP4720402B2 (en) 2005-09-22 2011-07-13 日本ビクター株式会社 Solid-state imaging device
JP2007201092A (en) 2006-01-25 2007-08-09 Fujifilm Corp Solid-state imaging device and driving method thereof
JP5395323B2 (en) 2006-09-29 2014-01-22 ブレインビジョン株式会社 Solid-state image sensor
JP4798254B2 (en) 2009-05-13 2011-10-19 株式会社デンソー Light receiving device and control method thereof
JP5558446B2 (en) * 2011-09-26 2014-07-23 株式会社東芝 Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof
JP5781918B2 (en) 2011-12-28 2015-09-24 浜松ホトニクス株式会社 Distance measuring device
JP5955000B2 (en) 2012-01-25 2016-07-20 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device, distance detection device including the solid-state imaging device, and camera
KR102003496B1 (en) * 2013-03-06 2019-10-01 삼성전자주식회사 Image Sensor and Image Pick Up Apparatus
JP6162999B2 (en) 2013-04-15 2017-07-12 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device and camera
JP6047108B2 (en) * 2014-01-31 2016-12-21 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion device, imaging device, optical sensor
JP6582529B2 (en) 2015-05-11 2019-10-02 株式会社デンソー Light receiving device, control method, and light detection apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5918912A (en) * 1982-07-23 1984-01-31 Canon Inc Range finder device
RU2155322C1 (en) * 1999-08-09 2000-08-27 Дубинский Александр Михайлович Optical range finder
US20060231870A1 (en) * 2002-09-11 2006-10-19 Park Young-Hoon CMOS image sensor and method of fabricating the same
US20070103748A1 (en) * 2004-03-17 2007-05-10 Yusuke Hashimoto Light detecting element and control method of light detecting element

Also Published As

Publication number Publication date
TWI608244B (en) 2017-12-11
US10468439B2 (en) 2019-11-05
RU2016132293A (en) 2018-02-08
EP3128342A1 (en) 2017-02-08
TW201706622A (en) 2017-02-16
KR20170017803A (en) 2017-02-15
CN106449669A (en) 2017-02-22
US20170040361A1 (en) 2017-02-09
CN106449669B (en) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2666525C2 (en) Photoelectric conversion device, ranging apparatus and information processing system
US10462400B2 (en) Solid-state imaging device and imaging system
CN111937151B (en) Photodetector
KR102025522B1 (en) Three dimensional sensors, systems, and associated methods
JP7249548B2 (en) Imaging device
TWI497697B (en) Vertical junction field effect transistor source follower for small pixel complementary metal oxide semiconductor image sensor
US10473782B2 (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion apparatus using the same, distance detection sensor, and information processing system
US20080136933A1 (en) Apparatus for controlling operation of a multiple photosensor pixel image sensor
KR101818587B1 (en) Unit pixel, photo-detection device and method of measuring a distance using the same
JP6985054B2 (en) Imaging device
TW202209658A (en) Photodetectors and photodetector arrays
US20180003806A1 (en) Optical apparatus, system, and transport apparatus
US20070131992A1 (en) Multiple photosensor pixel image sensor
KR100801758B1 (en) Image sensor and its control method
US6365926B1 (en) CMOS active pixel with scavenging diode
JP2017036971A (en) Photoelectric conversion device, distance measuring device, and information processing system
EP3706170A1 (en) Image pickup device and image pickup element
JP2017037937A (en) Photoelectric conversion device, distance measuring device, and information processing system
US20220208815A1 (en) Image sensing device
JP6700687B2 (en) Photoelectric conversion device, range finder, and information processing system
JP2017037936A (en) Photoelectric conversion device, ranging device and information processing system
JP2017037935A (en) Photoelectric conversion device, distance measuring device, and information processing system
Suess et al. Adaptive Readout Circuit for Pinned and Lateral Drift-Field Photo Diodes